Hydraulic Pipeline

Гидравлический трубопровод с учетом сопротивления и сжимаемости жидкости

Библиотека

Трубопровод

  • Hydraulic Pipeline block

Описание

Блок Hydraulic Pipeline 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 для предсказания эффектов как гидравлический удар или изменения в давлении, вызванном ускорением жидкости.

Модель создана базовых блоков библиотеки Simscape™ Foundation, и ее принципиальную схему показывают ниже.

Блоки Hydraulic Resistive Tube вычисляют потери на трение, в то время как блок Constant Volume Hydraulic Chamber рассчитывает сжимаемость жидкости. При помощи параметров блоков можно установить модель для анализа труб с жесткими или податливыми стенками, включая симуляцию гидравлических шлангов с эластичными и вязкоупругими свойствами.

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

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 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.

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.

Initial pressure

Начальное давление в трубопроводе. Этот параметр задает начальное условие для использования в вычислении начального состояния блока в начале запущенной симуляции. Для получения дополнительной информации смотрите Расчет Начальных условий. Значение по умолчанию 0.

 Ограниченные параметры

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 Simulink® Coder™.

Введен в R2006a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте