Resistive Pipe LP with Variable Elevation

Гидравлический трубопровод, который вычисляет потери на трение и переменные вертикальные изменения порта

Библиотека

Блоки низкого давления

Описание

Блок Resistive Pipe LP with Variable Elevation моделирует гидравлические трубопроводы, с круглым и некруглым сечениями, и учитывает только гидравлическое сопротивление. Используйте этот блок в моделировании систем низкого давления, в котором концы трубопровода меняют свои положения относительно базовой плоскости. Вертикальные изменения обеспечиваются через соответствующие входные параметры физического сигнала.

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.

Падение давления на трение вычисляется уравнением Дарси, в котором потери пропорциональны потоку, зависящему от коэффициента трения и квадрату скорости потока жидкости. Коэффициент трения в турбулентном режиме определяется с аппроксимацией Haaland (см. [1]). Коэффициент трения при переходе от ламинарного к турбулентному режиму определяется с линейной интерполяцией между экстремальными точками режимов. В результате этих предположений труба симулирована согласно следующим уравнениям:

p=f(L+Leq)DHρ2A2q·|q|+ρ·g(zB−zA)

f={Ks/Reдля Re<=ReLfL+fT−fLReT−ReL(Re−ReL)для ReL<Re<ReT1(−1.8log10(6.9Re+(r/DH3.7)1.11))2для Re>=ReT

Re=q⋅DHA⋅ν

где

pПадение давления вдоль трубопровода из-за трения
qСкорость потока жидкости через трубопровод
ReЧисло Рейнольдса
ReLМаксимальное значение числа Рейнольдса при ламинарном течении
ReTМинимальное число Рейнольдса в турбулентном течении
KsМасштабный фактор, который характеризует сечение канала
fLКоэффициент трения на ламинарной границе
fTКоэффициент трения на турбулентной границе
AПлощадь поперечного сечения по каналу
DHПередайте гидравлический диаметр по каналу
LГеометрическая длина трубопровода
LeqСовокупная эквивалентная продолжительность локальных сопротивлений
rВысота шероховатости на внутренней поверхности трубопровода
νЖидкая кинематическая вязкость
zA, zBВертикальные изменения порта А трубопровода и порта B, соответственно
gУскорение силы тяжести

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=pA−pB.

Основные допущения и ограничения

  • Поток принимается непрерывным по длине трубопровода.

  • Инерция жидкости, сжимаемость жидкости и пограничное течение не учтены.

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.

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 [1]. 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. 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 1.5e-5 m, который соответствует цельнотянутой трубе.

Laminar flow upper margin

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 margin

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.

Gravitational acceleration

Значение ускорения свободного падения (g). Блок использует этот параметр, чтобы вычислить изменения времени в давлении из-за разниц в вертикальном положении времени. Значением по умолчанию является 9.80655 м/с^2.

Вкладка переменных

Pressure drop from port A to port B

Значение в начальный момент времени перепада давления между портами. Программное обеспечение Simscape™ использует этот параметр, чтобы вести начальную настройку этого компонента и модели. Могут быть проигнорированы начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или которые несовместимы с моделью. Установите столбец Priority на High приоритизировать эту переменную по другому, более низкому приоритету, переменным.

Flow rate from port A to port B

Значение в начальный момент времени скорости потока жидкости через порты. Программное обеспечение Simscape использует этот параметр, чтобы вести начальную настройку этого компонента и модели. Могут быть проигнорированы начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или которые несовместимы с моделью. Установите столбец Priority на High приоритизировать эту переменную по другому, более низкому приоритету, переменным.

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.

el_A

Входной порт физического сигнала, который управляет вертикальным положением порта A.

el_B

Входной порт физического сигнала, который управляет вертикальным положением порта B.

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™.

Смотрите также

| | | | | | |

Введен в R2010a

Документация Simscape Fluids
Поддержка
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте