Local Restriction (G)

Ограничение в площади потока в газовой сети

  • Библиотека:
  • Simscape / Библиотека Основы / Газ / Элементы

Описание

Блок Local Restriction (G) моделирует перепад давления из-за локализованного сокращения площади потока, такой как клапан или отверстие, в газовой сети. Дросселирование появляется, когда ограничение достигает звукового условия.

Порты A и B представляют вход ограничения и выход. Входной физический сигнал в порте AR определяет площадь ограничения. В качестве альтернативы можно определить фиксированную площадь ограничения как параметры блоков.

Значок блока изменяется в зависимости от значения параметра Restriction type.

Тип ограниченияБлокируйте значок

Variable

Fixed

Ограничение является адиабатой. Это не обменивается теплом со средой.

Ограничение состоит из сокращения, сопровождаемого внезапным расширением в площади потока. Газ ускоряется во время сокращения, заставляя давление понизиться. Газ отделяется от стенки во время внезапного расширения, заставляя давление восстановиться только частично из-за потери импульса.

Локальное схематичное ограничение

Внимание

Поток газа через этот блок может дросселировать. Если блок Mass Flow Rate Source (G) или блок Controlled Mass Flow Rate Source (G), соединенный с блоком Local Restriction (G), задают больший массовый расход жидкости, чем возможный дросселируемый массовый расход жидкости, симуляция генерирует ошибку. Для получения дополнительной информации смотрите Дросселируемый Поток.

Баланс массы

Массовое уравнение баланса:

m˙A+m˙B=0

где m˙A и m˙B являются массовыми расходами жидкости в портах A и B, соответственно. Скорость потока жидкости, сопоставленная с портом, положительна, когда она течет в блок.

Энергетический баланс

Энергетическое уравнение баланса:

ΦA+ΦB=0

где Φ A и Φ B является энергетическими скоростями потока жидкости в портах A и B, соответственно.

Блок принят адиабата. Поэтому нет никакого изменения в определенной общей энтальпии между портом A, портом B и ограничением:

hA+wA22=hR+wR22hB+wB22=hR+wR22

где h является определенной энтальпией в порте A, порте B или ограничении R, как обозначено индексом.

Идеальные скорости потока в порте A, порте B и ограничении:

wA=m˙idealρASwB=m˙idealρBSwR=m˙idealρRSR

где:

  • S является площадью поперечного сечения в портах A и B.

  • S R является площадью поперечного сечения в ограничении.

  • ρ является плотностью объема газа в порте A, порте B или ограничении R, как обозначено индексом.

Теоретический массовый расход жидкости без неидеальных эффектов:

m˙ideal=m˙ACd

где C d является коэффициентом расхода.

Баланс импульса

Перепад давлений между портами A и B основан на балансе импульса для сокращения площади потока между входом и ограничением плюс баланс импульса для внезапного расширения площади потока между ограничением и выходом.

Для текут из порта A к порту B:

ΔpAB=ρRwR|wR|(1+r2(1rρRρA)r(1rρRρB))

где r является отношением области, r = S R/S.

Для текут из порта B к порту A:

ΔpBA=ρRwR|wR|(1+r2(1rρRρB)r(1rρRρA))

Перепад давлений в двух предыдущих уравнениях пропорционален квадрату скорости потока жидкости. Это - типичное поведение для турбулентного течения. Однако для ламинарного течения, перепад давлений становится линейным относительно скорости потока жидкости. Ламинарное приближение для перепада давлений:

Δplam=ρRΔptransition2(1r)

Порог для перехода от турбулентного течения до ламинарного течения задан как переход Δp = p в среднем (1 — бегство B), где бегство B является отношением давления при переходе между ламинарными и турбулентными режимами (значение параметров Laminar flow pressure ratio) и p в среднем = (p + p B)/2.

Давление в ограничении основано на балансе импульса для сокращения площади потока между входом и ограничением.

Для текут из порта A к порту B:

pRAB=pAρRwR|wR|1+r2(1rρRρA)

Для текут из порта B к порту A:

pRBA=pB+ρRwR|wR|1+r2(1rρRρB)

Для ламинарного течения давление в ограничении приблизительно

pRlam=pavgρRwR21r22

Блок использует кубический полином в терминах (p p B), чтобы гладко смешать перепад давлений и давление ограничения между турбулентным режимом и ламинарным режимом:

  • Когда переход Δpp p B,

    затем p p B = AB Δp

    и p R = p RAB.

  • Когда 0 ≤ p p B <переход Δp,

    затем p p B гладко смешивается между AB Δp и бегством Δp

    и p R гладко смешивается между p РЭБ и p Rlam.

  • Когда –Δptransition <p p B ≤ 0,

    затем p p B гладко смешивается между BA Δp и бегством Δp

    и p R гладко смешивается между p RBA и p Rlam.

  • Когда p p B–Δptransition,

    затем p p B = BA Δp

    и p R = p RBA.

Дросселируемый поток

Когда поток через ограничение становится дросселируемыми, дальнейшими изменениями в потоке, зависят от восходящих условий и независимы от нисходящих условий.

Если A.p является переменной Across в порте A и p Bchoked, гипотетическое давление в порте B, принятие дросселируемого течет из порта A к порту B, то

A.ppBchoked=ρRaR2(1+r2(1rρRρA)r(1rρRρB))

где a является скоростью звука.

Если B.p является переменной Across в порте B и p Achoked, гипотетическое давление в порте A, принятие дросселируемого течет из порта B к порту A, то

B.ppAchoked=ρRaR2(1+r2(1rρRρB)r(1rρRρA))

Фактические давления в портах A и B, p A и p B, соответственно, зависят от того, появилось ли дросселирование.

Для текут из порта А к порту B, p = A.p и

pB={B.p,если B.ppBchokedpBchoked,если B.p<pBchoked 

Для текут из порта B к порту A, p B = B.p и

pA={A.p,если A.ppAchokedpAchoked,если A.p<pAchoked 

Допущения и ограничения

  • Ограничение является адиабатой. Это не обменивается теплом со средой.

  • Этот блок не моделирует сверхзвуковой поток.

Порты

Входной параметр

развернуть все

Введите физический сигнал, который управляет областью ограничения потока газа. Сигнал насыщает, когда его значение находится вне минимальных и максимальных пределов области ограничения, заданных параметрами блоков.

Зависимости

Этот порт отображается, только если вы устанавливаете параметр Restriction type на Variable.

Сохранение

развернуть все

Порт сохранения газа сопоставлен с входом или выходом локального ограничения. Этот блок не имеет никакой внутренней направленности.

Порт сохранения газа сопоставлен с входом или выходом локального ограничения. Этот блок не имеет никакой внутренней направленности.

Параметры

развернуть все

Выберите, может ли область ограничения измениться в процессе моделирования:

  • Variable — Входной физический сигнал в порте AR определяет площадь ограничения, которая может варьироваться в процессе моделирования. Minimum restriction area и параметры Maximum restriction area задают нижние и верхние границы для области ограничения.

  • Fixed — Площадь ограничения, определенная значением параметров блоков Restriction area, остается постоянной в процессе моделирования. Порт AR скрыт.

Нижняя граница для площади поперечного сечения ограничения. Можно использовать этот параметр, чтобы представлять область утечки. AR входного сигнала насыщает в этом значении, чтобы препятствовать тому, чтобы область ограничения уменьшилась дальше.

Зависимости

Enabled, когда параметр Restriction type устанавливается на Variable.

Верхняя граница для площади поперечного сечения ограничения. AR входного сигнала насыщает в этом значении, чтобы препятствовать тому, чтобы область ограничения увеличилась дальше.

Зависимости

Enabled, когда параметр Restriction type устанавливается на Variable.

Область, нормальная, чтобы течь путь в ограничении.

Зависимости

Enabled, когда параметр Restriction type устанавливается на Fixed.

Область, нормальная, чтобы течь путь в портах A и B. Эта область принята то же самое для этих двух портов.

Отношение фактического массового расхода жидкости к теоретическому массовому расходу жидкости через ограничение. Коэффициент расхода является эмпирическим параметром, который составляет неидеальные эффекты.

Отношение давления, в который переходы потока газа между ламинарными и турбулентными режимами. Падение давления линейно относительно массового расхода жидкости в ламинарном режиме и квадратично относительно массового расхода жидкости в турбулентном режиме.

Примеры модели

Расширенные возможности

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

Введенный в R2017b

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте