Hydraulic Pipe LP

Гидравлический трубопровод с учетом сопротивления, сжимаемости жидкости и перепада по высоте

Библиотека

Блоки низкого давления

Описание

Блок Hydraulic Pipe LP моделирует гидравлические трубопроводы, с круглым и некруглым сечениями. Блок вычисляет потерю на трение вдоль длины трубопровода и с учетом сжимаемости жидкости. Блок не вычисляет инерцию жидкости и не может использоваться в предсказании эффектов как гидравлический удар или изменения в давлении, вызванном ускорением жидкости.

Модель является структурной моделью, и ее принципиальную схему показывают ниже.

Блоки Resistive Pipe LP вычисляют потери на трение, в то время как блок Constant Volume Hydraulic Chamber рассчитывает сжимаемость жидкости. Чтобы уменьшить сложность модели, можно использовать этот блок для моделирования не только самого трубопровода, но и комбинации труб и локальных сопротивлений, таких как изгибы, арматура, входное и выходное отверстие, соединенные с трубой. Для анализа локальных сопротивлений, таких как изгибы, арматура, входное и выходное отверстия и так далее, преобразуйте сопротивления в эквивалентные им длины, и затем суммируйте все сопротивления, получая совокупную длину. Затем прибавьте эту длину к геометрической длине трубопровода. При помощи параметров блоков можно установить модель для анализа труб с жесткими или податливыми стенками, включая симуляцию гидравлических шлангов с эластичными и вязкоупругими свойствами.

Разница высот портов A и B распределена равномерно между сегментами трубопровода.

Положительное направление блока на порте A относительно порта B. Это означает, что скорость потока жидкости положительна, если она течет от А к B, и падение давления определяется как p=pApB.

Основные допущения и ограничения

  • Поток принимается непрерывным по длине трубопровода.

  • Инерция жидкости не учитывается.

Параметры

Вкладка основных параметров

Pipe cross section type

Тип сечения канала: Circular или Noncircular. Для круглого сечения вы задаете его внутренний диаметр. Для некруглого сечения вы задаете его гидравлический диаметр и площадь поперечного сечения по каналу. Значением по умолчанию параметра является Circular.

Pipe internal diameter

Внутренний диаметр по каналу. Параметр используется, если Pipe cross section type установлен в Circular. Значением по умолчанию является 0.01 m.

Noncircular pipe cross-sectional area

Площадь поперечного сечения по каналу. Параметр используется, если Pipe cross section type установлен в Noncircular. Значением по умолчанию является 1e-4 м^2.

Noncircular pipe hydraulic diameter

Гидравлический диаметр сечения канала. Параметр используется, если Pipe cross section type установлен в Noncircular. Значением по умолчанию является 0.0112 m.

Geometrical shape factor

Используемый в вычислениях коэффициент трения при ламинарном течении. Форма сечения канала определяет значение. Для трубопровода с некруглым сечением, установленным коэффициент на соответствующее значение, например, 56 для квадрата, 96 для концентрического кольца, 62 для прямоугольника (2:1), и так далее. Значением по умолчанию является 64, который соответствует трубе круглого сечения.

Pipe length

Геометрическая длина трубопровода. Значением по умолчанию является 5 m.

Aggregate equivalent length of local resistances

Этот параметр представляет общую эквивалентную продолжительность всех локальных сопротивлений, сопоставленных с трубопроводом. Можно объяснить падение давления, вызванное локальными сопротивлениями, такими как повороты, подборы кривой, арматура, потери входного отверстия/выхода, и так далее, путем добавления в геометрическую длину трубопровода совокупной эквивалентной продолжительности всех локальных сопротивлений. Эта длина добавляется к геометрической длине трубопровода только для гидравлического расчета сопротивления. Объем жидкости зависит от геометрической длины трубопровода только. Значением по умолчанию является 1 m.

Internal surface roughness height

Размер шероховатости на внутренней поверхности трубопровода. Параметр обычно указывается в табличных данных или каталогах производителя. Значением по умолчанию является 15e-6 m, который соответствует цельнотянутой трубе.

Laminar flow upper Reynolds number

Задает число Рейнольдса, в котором ламинарный режим течения жидкости принят, чтобы начать переходить в турбулентный. Математически, это - максимальное значение числа Рейнольдса при полностью разработанном ламинарном течении. Значением по умолчанию является 2000.

Turbulent flow lower Reynolds number

Задает число Рейнольдса, в котором режим турбулентного течения принят, чтобы быть полностью разработанным. Математически, это - минимальное число Рейнольдса в турбулентном течении. Значением по умолчанию является 4000.

Initial pressure

Абсолютное давление в трубопроводе в начальный момент времени. Значение по умолчанию 0 Па.

Вкладка Учета Стенки

Pipe wall type

Параметр доступен только для круглых сечений и может иметь одно из двух значений: Rigid или Flexible. Если параметр устанавливается на Rigid, пограничное течение не учтено, который может повысить вычислительную эффективность. Значение Flexible рекомендуется для шлангов и металлических каналов, где пограничное течение может влиять на поведение системы. Значением по умолчанию является Rigid.

Static pressure-diameter coefficient

Коэффициент, который устанавливает отношение между давлением и внутренним диаметром при установившихся условиях. Этот коэффициент может быть определен аналитически для цилиндрических металлических каналов или экспериментально для шлангов. Параметр используется, если параметр Pipe wall type устанавливается на Flexible. Значением по умолчанию является 2e-12 m/Pa.

Viscoelastic process time constant

Постоянная времени в передаточной функции, которая связывает внутренний диаметр по каналу с изменением давления. При помощи этого параметра симулированный эластичный или вязкоупругий процесс аппроксимирован задержкой первого порядка. Значение определено экспериментально или введено производителем. Параметр используется, если параметр Pipe wall type устанавливается на Flexible. Значением по умолчанию является 0.01 s.

Specific heat ratio

Коэффициент удельной теплоемкости для блока Гидроемкость Постоянного Объема. Значением по умолчанию является 1.4. Если Pipe cross section type установлен в Noncircular, затем это - единственный параметр на вкладке Пограничный Слой.

Вкладка положение по вертикали

Port A elevation from reference plane

Вертикальное положение порта A относительно базовой плоскости. Базовая плоскость принята эквивалентна, который использовал в параметре Port B elevation from reference plane. Значение по умолчанию 0m.

Port B elevation from reference plane

Вертикальное положение порта B относительно базовой плоскости. Базовая плоскость принята эквивалентна, который использовал в параметре Port A elevation from reference plane. Значение по умолчанию 0m.

Gravitational acceleration

Значение ускорения свободного падения (g). Блок использует это значение, чтобы вычислить перепад давления между портами из-за разницы в вертикальном положении. Значением по умолчанию является 9.80655 м/с^2.

Ограниченные параметры

Когда ваша модель находится в Ограниченном режиме редактирования, вы не можете редактировать следующие параметры:

  • Pipe cross section type

  • Pipe wall type

Все другие параметры блоков доступны для редактирования. Фактический набор изменяемых параметров блоков зависит от значений Pipe cross section type и параметров Pipe wall type во время перехода модели в режим Ограничения.

Глобальные параметры

Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:

  • Fluid density

  • Fluid kinematic viscosity

Используйте блок Hydraulic Fluid или блок Custom Hydraulic Fluid, чтобы определить свойства жидкости.

Порты

Блок имеет следующие порты:

A

Гидравлический порт сопоставлен с входным отверстием трубопровода.

B

Гидравлический порт сопоставлен с выходным отверстием трубопровода.

Ссылки

[1] Белый, F.M., вязкий поток жидкости, McGraw-Hill, 1991

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Представленный в R2009a

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте