Orifice ISO 6358 (G)

Ограничение потока фиксированной области смоделировано на ISO 6358

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Газ / Valves & Orifices

Описание

Блок Orifice ISO 6358 (G) моделирует падение давления, понесенное в газовой сети из-за чисто резистивного элемента фиксированного размера — такого как ограничение потока, отверстие или клапан — использование методов, обрисованных в общих чертах в стандарте ISO 6358. Эти методы широко используются в промышленности в измерении и создании отчетов характеристик потока газа. Доступность данных по коэффициентам формул ISO делает параметризацию ISO полезной, когда конфигурации компонента являются недоступными или громоздкими, чтобы задать.

Параметризация отверстия

Параметризация отверстия по умолчанию основана на наиболее рекомендуемом из методов ISO 6358: один на основе проводимости звука резистивного элемента в устойчивом состоянии. Проводимость звука измеряет простоту, с которой газ может течь, когда дросселируется, условие, в котором скорость потока в ее теоретическом максимуме (локальная скорость звука). Дросселирование появляется, когда отношение между нисходящими и восходящими давлениями достигает критического значения, известного как критическое отношение давления

Остающаяся параметризация формулируется в терминах альтернативных мер пропускной способности: коэффициент потока (или в его форм, C _v или в K _v) или размер ограничения потока. Коэффициент потока измеряет простоту, с которой газ может течь, когда управляется определенным перепадом давления. Определение C _v отличается от того из K _v в стандартном давлении и температуре, установленном в его измерении и в физических единицах измерения, используемых в его выражении:

C _v измеряется при общепринятой температуре 60°F и перепад давления 1 PSI; это описывается в имперских модулях US gpm. Это - коэффициент потока, используемый в модели, когда параметры блоков Orifice parameterization установлены в Cv coefficient (USCS).
K _v измеряется при общепринятой температуре 15°C и перепад давления 1 bar; это описывается в метрических модулях m^3/h. Это - коэффициент потока, используемый в модели, когда параметры блоков Orifice parameterization установлены в Kv coefficient (SI).

Баланс массы

Объем жидкости в резистивном элементе, и поэтому масса того же самого, приняты, чтобы очень быть малыми, и это, для моделирования целей, проигнорированных. В результате никакое количество жидкости не может накопиться там. По принципу сохранения массы массовый расход жидкости в клапан через один порт должен равняться расходу из клапана через другой порт:

${\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{B} = 0,$

где $\dot{m}$ задан как массовый расход жидкости в клапан через порт, обозначенный индексом (A или B).

Баланс импульса

Причины падения давления, понесенного в проходах резистивного элемента, проигнорированы в блоке. Безотносительно их характера — внезапных изменений сечения, искривлений линии потока — только их совокупный эффект рассматривается во время моделирования. Именно этот совокупный эффект проводимость звука в параметризации отверстия по умолчанию получает в модели. Если различная параметризация выбрана, коэффициенты, на которых она базируется, преобразованы в параметры параметризации по умолчанию; вычисление массового расхода жидкости затем выполняется как описано в Параметризации Проводимости звука.

Параметризация проводимости звука

В дросселируемом потоке массовый расход жидкости через резистивный элемент вычисляется как:

${\dot{m}}_{ch} = C ρ_{0} p_{in} \sqrt{\frac{T_{0}}{T_{in}}},$

где:

C является проводимостью звука в резистивном элементе.
ρ является плотностью газа, здесь при стандартных условиях (индекс 0, 1.185 kg/m^3).
p является абсолютным давлением газа, здесь соответствуя входу (in).
T является температурой газа во входе (индекс in) или при стандартных условиях (индекс 0, 293.15 K).

В дозвуковом и турбулентном течении вычисление массового расхода жидкости становится:

${\dot{m}}_{tur} = C ρ_{0} p_{in} \sqrt{\frac{T_{0}}{T_{in}}} {[1 - {(\frac{p_{r} - b_{cr}}{1 - b_{cr}})}^{2}]}^{m},$

где:

p _r является отношением между нисходящим давлением (p) и восходящим давлением (p _в) (каждый измерился против абсолютного нуля):
$p_{r} = \frac{p_{out}}{p_{in}}$
b _cr является критическим отношением давления, в котором поток газа сначала начинает дросселировать.
m является дозвуковым индексом, эмпирический коэффициент, используемый, чтобы более точно охарактеризовать поведение дозвуковых потоков.

В дозвуковом и ламинарном течении вычисление массового расхода жидкости превращается на:

${\dot{m}}_{lam} = C ρ_{0} (\frac{p_{out} - p_{in}}{1 - b_{lam}}) \sqrt{\frac{T_{0}}{T_{in}}} {[1 - {(\frac{b_{lam} - b_{cr}}{1 - b_{cr}})}^{2}]}^{m},$

где _{бегство} b является критическим отношением давления, при котором происходит смена ламинарного на турбулентный режим течения. Объединение вычислений для этих трех режимов течения в кусочно-линейную функцию дает через все отношения давления:

$\dot{m} = {\begin{array}{l} {\dot{m}}_{бегство}, & если b_{lam} \leq p_{r} < 1 \\ {\dot{m}}_{tur}, & если b_{cr} \leq p_{r} < b_{lam} \\ {\dot{m}}_{ch}, & если p_{r} < b_{cr} \end{array},$

Преобразования в проводимость звука

Если параметризация отверстия установлена в Cv coefficient (USCS), параметры вычисления массового расхода жидкости устанавливаются можно следующим образом:

Sonic conductance: C = 4E-8 * C _v м^3 / (s*Pa)
Critical pressure ratio: b _cr = 0.3
Subsonic index: m = 0.5

Если Kv coefficient (SI) параметризация используется:

Sonic conductance: C = 4.78E-8 * K _v м^3 / (s*Pa)
Critical pressure ratio: b _cr = 0.3
Subsonic index: m = 0.5

Для Restriction area параметризация:

Sonic conductance: C = 0.128 * 4 S _R/π L / (s*bar), где S является площадью потока в резистивном элементе (индекс R).
Critical pressure ratio: b _cr = 0.41 + 0.272 (S _R/SP) ^0.25
Subsonic index: m = 0.5

Энергетический баланс

Резистивный элемент моделируется как адиабатический компонент. Никакой теплообмен не может находиться между жидкостью и стенкой, которая окружает ее. Никакой работы не происходит над или жидкостью, как это протекает от входного отверстия до выхода. С этими предположениями энергия может течь адвекцией только через порты А и B. По принципу сохранения энергии сумма энергетических потоков в портах должна затем всегда равняться нулю:

$ϕ_{A} + ϕ_{B} = 0,$

где ϕ задан как энергетическая скорость потока жидкости в клапан через один из портов (A или B).

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Проход потока
газ

Открытие, посредством которого поток может ввести или выйти из сопротивления потока. Какой из портов служит входом и который как выход зависит от направления потока.

`B` — Проход потока
газ

Параметры

развернуть все

`Orifice parameterization` — Параметризация, которой можно задать характеристики потока отверстия
`Sonic conductance` (значение по умолчанию) | `Cv coefficient (USCS)Kv coefficient (S)Restriction area`

Выбор метода ISO использовать в вычислении массового расхода жидкости. Все вычисления основаны на Sonic conductance параметризация. Если различная параметризация выбрана, коэффициенты, которые характеризуют ее, преобразованы в проводимость звука, критическое отношение давления и дозвуковой индекс.

`Sonic conductance` — Мера способности скорости потока жидкости в дросселируемом режиме течения
`1.6 l/(sbar)` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в модулях объема / (timepressure)

Отношение, измеренное в начале дросселирования, массового расхода жидкости через резистивный элемент к продукту восходящего давления и массовой плотности при стандартных условиях (заданный в ISO8778). Этот параметр определяет максимальную скорость потока жидкости, позволенную при данном восходящем давлении.

`Critical pressure ratio` — Отношение нисходящих и восходящих давлений, при которых поток сначала дросселирует
0.3 (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Отношение давления, в котором поток сначала начинает дросселировать и скорость потока, достигает своего максимума, данного локальной скоростью звука. Отношение давления является частью абсолютного давления в нисходящем направлении резистивного элемента по абсолютному давлению в восходящем направлении того же компонента.

`Subsonic index` — Экспонента, используемая, чтобы более точно охарактеризовать массовый поток в дозвуковом режиме течения
0.5 (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Экспонента, используемая, чтобы более точно вычислить массовый расход жидкости в дозвуковом режиме течения как описано в ISO 6358.

`Cv coefficient (USCS)` — Коэффициент потока описал в США обычные модули
0.4 (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Коэффициент потока описал в США обычные модули ft^3/min, как задано в NFPA T3.21.3. Этот параметр измеряет простоту, с которой газ пересекает резистивный элемент, когда управляется перепадом давления. См. описание блока для соответствия между этими параметрами.

`Kv coefficient (SI)` — Коэффициент потока описывается в единицах СИ
0.3 (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Коэффициент потока описывается в единицах СИ L/min. Этот параметр измеряет простоту, с которой газ пересекает резистивный элемент, когда управляется перепадом давления. См. описание блока для соответствия между этими параметрами.

`Restriction area` — Площадь потока локального ограничения
`1e-5 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Область, нормальная к направлению потока при самой короткой апертуре. Область ограничения преобразована в эквивалентную проводимость звука и критическое отношение давления для использования в вычислениях массового расхода жидкости. См. описание блока для детали о преобразовании.

`Cross-sectional area at ports A and B` — Площадь потока в газовых портах
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Площадь, перпендикулярная линии потока в каждом порте. Порты приняты, чтобы быть равными в размере. Площадь потока, заданная здесь, должна совпадать с теми из входов тех компонентов, с которыми соединяется резистивный элемент.

`Laminar flow pressure ratio` — Отношение давления, в который переходы потока между ламинарными и турбулентными режимами
0.999 (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Отношение давления, в который переходы потока между режимами ламинарного и турбулентного течения. Отношение давления является частью абсолютного давления в нисходящем направлении резистивного элемента по абсолютному давлению в восходящем направлении того же компонента. Типичные значения лежат в диапазоне от 0.995 к 0.999.

`Reference temperature` — Температура ссылки ISO 8778
`293.15 K` (значение по умолчанию) | скаляр в единицах температуры

Температура в стандартной ссылочной атмосфере, заданной как 293.15 K в ISO 8778.

`Reference density` — Базовая плотность ISO 8778
1.185 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах массы/объема

Плотность в стандартной ссылочной атмосфере, заданной как 1,185 кг/м3 в ISO 8778.

Ссылки

[1] P. Венчик, пневматические диски, Springer-Verlag Берлин Гейдельберг, 2007.

Документация

Orifice ISO 6358 (G)

Описание

Параметризация отверстия

Баланс массы

Баланс импульса

Энергетический баланс

Порты

Сохранение

`A` — Проход потока
газ

`B` — Проход потока
газ

Параметры

`Orifice parameterization` — Параметризация, которой можно задать характеристики потока отверстия
`Sonic conductance` (значение по умолчанию) | `Cv coefficient (USCS)Kv coefficient (S)Restriction area`

`Critical pressure ratio` — Отношение нисходящих и восходящих давлений, при которых поток сначала дросселирует
0.3 (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

`Cv coefficient (USCS)` — Коэффициент потока описал в США обычные модули
0.4 (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

`Kv coefficient (SI)` — Коэффициент потока описывается в единицах СИ
0.3 (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

`Restriction area` — Площадь потока локального ограничения
`1e-5 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

`Cross-sectional area at ports A and B` — Площадь потока в газовых портах
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

`Reference temperature` — Температура ссылки ISO 8778
`293.15 K` (значение по умолчанию) | скаляр в единицах температуры

`Reference density` — Базовая плотность ISO 8778
1.185 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах массы/объема

Ссылки

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Orifice ISO 6358 (G)

Описание

Параметризация отверстия

Баланс массы

Баланс импульса

Энергетический баланс

Порты

Сохранение

A — Проход потока газ

B — Проход потока газ

Параметры

Orifice parameterization — Параметризация, которой можно задать характеристики потока отверстия Sonic conductance (значение по умолчанию) | Cv coefficient (USCS)Kv coefficient (S)Restriction area

Critical pressure ratio — Отношение нисходящих и восходящих давлений, при которых поток сначала дросселирует0.3 (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Cv coefficient (USCS) — Коэффициент потока описал в США обычные модули0.4 (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Kv coefficient (SI) — Коэффициент потока описывается в единицах СИ0.3 (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Restriction area — Площадь потока локального ограничения 1e-5 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Cross-sectional area at ports A and B — Площадь потока в газовых портах 0.01 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Reference temperature — Температура ссылки ISO 8778 293.15 K (значение по умолчанию) | скаляр в единицах температуры

Reference density — Базовая плотность ISO 87781.185 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах массы/объема

Ссылки

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` — Проход потока
газ

`B` — Проход потока
газ

`Orifice parameterization` — Параметризация, которой можно задать характеристики потока отверстия
`Sonic conductance` (значение по умолчанию) | `Cv coefficient (USCS)Kv coefficient (S)Restriction area`

`Critical pressure ratio` — Отношение нисходящих и восходящих давлений, при которых поток сначала дросселирует
0.3 (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

`Cv coefficient (USCS)` — Коэффициент потока описал в США обычные модули
0.4 (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

`Kv coefficient (SI)` — Коэффициент потока описывается в единицах СИ
0.3 (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

`Restriction area` — Площадь потока локального ограничения
`1e-5 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

`Cross-sectional area at ports A and B` — Площадь потока в газовых портах
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

`Reference temperature` — Температура ссылки ISO 8778
`293.15 K` (значение по умолчанию) | скаляр в единицах температуры

`Reference density` — Базовая плотность ISO 8778
1.185 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах массы/объема

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