Гидравлический трубопровод с сопротивлением, сжимаемостью жидкости и переменными свойствами по высоте
Блоки низкого давления
Блок Hydraulic Pipe LP with Variable Elevation 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. Используйте этот блок для моделирования систем низкого давления, в котором концы трубопровода меняют свои положения относительно базовой плоскости. Вертикальные изменения обеспечиваются через соответствующие входные параметры физического сигнала.
Модель является структурной моделью, и ее принципиальную схему показывают ниже.
Блоки Resistive Pipe LP with Variable Elevation 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. Таким образом высота средней точки трубопровода вычисляется как
где
| el_M | Вертикальное изменение срединной точки трубопровода |
| el_A, el_B | Вертикальные изменения трубопровода заканчивают A и B, соответственно |
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 .
Поток принимается непрерывным по длине трубопровода.
Инерция жидкости не учитывается.
Вертикальное изменение трубопровода распределяется равномерно вдоль длины трубопровода.
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.
Внутренний диаметр по каналу. Параметр используется, если Pipe cross section type установлен в Circular. Значением по умолчанию является 0.01 m.
Площадь поперечного сечения по каналу. Параметр используется, если Pipe cross section type установлен в Noncircular. Значением по умолчанию является 1e-4 м^2.
Гидравлический диаметр сечения канала. Параметр используется, если Pipe cross section type установлен в Noncircular. Значением по умолчанию является 0.0112 m.
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.
Геометрическая длина трубопровода. Значением по умолчанию является 5 m.
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.
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.
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.
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.
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.
Абсолютное давление в трубопроводе в начальный момент времени. Значение по умолчанию 0 Па.
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.
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.
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.
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.
Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:
Fluid density
Fluid kinematic viscosity
Используйте блок Hydraulic Fluid или блок Custom Hydraulic Fluid, чтобы определить свойства жидкости.
Блок имеет следующие порты:
AГидравлический порт сопоставлен с входным отверстием трубопровода.
BГидравлический порт сопоставлен с выходным отверстием трубопровода.
el_AВходной порт физического сигнала, который управляет вертикальным положением порта A.
el_BВходной порт физического сигнала, который управляет вертикальным положением порта B.
Для примера использования этого блока смотрите Систему Предоставления Авиационного топлива с Тремя примерами Баков.
[1] Белый, F.M., вязкий поток жидкости, McGraw-Hill, 1991
Hydraulic Pipe LP | Hydraulic Pipeline | Hydraulic Resistive Tube | Linear Hydraulic Resistance | Resistive Pipe LP | Resistive Pipe LP with Variable Elevation | Segmented Pipe LP | Segmented Pipeline