Pipe (IL)

Передайте сегмент по каналу в изотермической жидкой сети

  • Библиотека:
  • Simscape / Жидкости / Изотермическая Жидкость / Pipes & Fittings

  • Pipe (IL) block

Описание

Модели блока Pipe (IL) текут в твердом или трубопроводе с гибкими стенами с потерями из-за стенного трения. Эффекты динамической сжимаемости, инерции жидкости и вертикального изменения трубопровода могут быть опционально смоделированы. Можно задать несколько сегментов трубопровода и установить жидкое давление для каждого сегмента. Путем сегментации трубопровода и установки Fluid inertia к On, можно смоделировать события, такие как гидравлический удар в системе.

Передайте характеристики по каналу

Блок трубопровода может быть разделен на сегменты параметром Number of segments. Когда трубопровод состоит из многих сегментов, давление в каждом сегменте вычисляется на основе входного давления и эффекта на массовом расходе жидкости сегмента сжимаемости жидкости и стенной гибкости, если применимо. Объем жидкости в каждом сегменте остается фиксированным. Для трубопровода 2D сегмента давление развивается линейно относительно давления, заданного в портах A и B. Для трубопровода с тремя или больше сегментами можно задать жидкое давление в каждом сегменте в векторной или скалярной форме в параметре Initial liquid pressure. Скалярная форма применит постоянное значение по всем сегментам.

Гибкие стенки

Можно смоделировать гибкие стенки для всех перекрестных частных конфигураций. Когда вы устанавливаете Pipe wall specification на Flexible, блок принимает универсальное расширение вдоль всех направлений и сохраняет заданную перекрестную частную форму. Это не может привести к физическим результатам для некруговых площадей поперечного сечения, подвергающихся высокому давлению относительно атмосферного давления. Две опции доступны для моделирования объемного расширения площади поперечного сечения:

  1. Cross-sectional area vs. pressure, где изменение в объеме моделируется:

    V˙=L(SN+Kps(ppatm)Sτ),

    где:

    • L является Pipe length.

    • Имя S является номинальной площадью поперечного сечения по каналу, заданной для каждой формы.

    • S является текущей площадью поперечного сечения по каналу.

    • p является внутренним давлением трубопровода.

    • patm является атмосферным давлением.

    • PS K является Static pressure-cross sectional area gain.

    • τ является Volumetric expansion time constant.

  2. Hydraulic diameter vs. pressure, где изменение в объеме моделируется:

    V˙=π2DL(DN+Kpd(ppatm)Dτ),

где:

  • D N является номинальным гидравлическим диаметром, заданным для каждой формы.

  • D является текущим трубопроводом гидравлический диаметр.

  • Фунтом K является Static pressure-hydraulic diameter gain.

Когда гибкие стенки не моделируются, S N = S и D N = D.

Проспект

Номинальный гидравлический диаметр и Pipe diameter, круг d, являются тем же самым. Площадь поперечного сечения трубопровода: SN=π4dcircle2.

Кольцевой

Номинальный гидравлический диаметр, D h, имя, является различием между Pipe outer diameter и Pipe inner diameter, d od i. Площадь поперечного сечения трубопровода SN=π4(do2di2).

Прямоугольный

Номинальный гидравлический диаметр:

DN=2hwh+w,

где:

  • h является Pipe height.

  • w является Pipe width.

Площадь поперечного сечения трубопровода SN=wh.

Эллиптический

Номинальный гидравлический диаметр:

DN=2amajbmin(6416(amajbminamaj+bmin)2)(amaj+bmin)(643(amajbminamaj+bmin)4),

где:

  • Майором a является Pipe major axis.

  • Min b является Pipe minor axis.

Площадь поперечного сечения трубопровода SN=π4amajbmin.

Равнобедренный треугольный

Номинальный гидравлический диаметр:

DN=lsidesin(θ)1+sin(θ2)

где:

  • Стороной l является Pipe side length.

  • θ является Pipe vertex angle.

Площадь поперечного сечения трубопровода SN=lside22sin(θ).

Падение давления на трение

Корреляция Haaland

Аналитические потери моделей корреляции Haaland из-за стенного трения или совокупной эквивалентной длиной, которая составляет сопротивления из-за неоднородностей как добавленная длина прямого трубопровода, которая приводит к эквивалентным потерям, или локальным коэффициентом потерь, который непосредственно применяет коэффициент потерь для неоднородностей трубопровода.

Когда параметр Local resistances specification устанавливается на Aggregate equivalent length и поток в трубопроводе ниже, чем Laminar flow upper Reynolds number limit, падение давления по всем сегментам трубопровода:

Δpf,A=υλ2D2SL+Ladd2m˙A,

Δpf,B=υλ2D2SL+Ladd2m˙B,

где:

  • ν является жидкой кинематической вязкостью.

  • λ является Laminar friction constant for Darcy friction factor, который можно задать, когда Cross-sectional geometry установлен в Custom и в противном случае равно 64.

  • D является трубопроводом гидравлический диаметр.

  • L добавляет, Aggregate equivalent length of local resistances.

  • m˙A является массовым расходом жидкости в порте A.

  • m˙B является массовым расходом жидкости в порте B.

Когда число Рейнольдса больше Turbulent flow lower Reynolds number limit, падение давления в трубопроводе:

Δpf,A=f2ρIS2L+Ladd2m˙A|m˙A|,

Δpf,B=f2ρIS2L+Ladd2m˙B|m˙B|,

где:

  • f является коэффициентом трения Дарси. Это аппроксимировано эмпирическим уравнением Haaland и основано на Surface roughness specification, ε, и передайте гидравлический диаметр по каналу:

    f={1.8log10[6.9Re+(ε3.7Dh)1.11]}2,

    Передайте шероховатость по каналу для меди, вывода, меди, пластмассы, стали, сварочного железа, и оцинкованная сталь или железо обеспечиваются как значения стандарта ASHRAE. Можно также предоставить собственный Internal surface absolute roughness Custom установка.

  • ρ я - внутренняя плотность жидкости.

Когда параметр Local resistances specification устанавливается на Local loss coefficient и поток в трубопроводе ниже, чем Laminar flow upper Reynolds number limit, падение давления по всем сегментам трубопровода:

Δpf,A=υλ2D2SL2m˙A.

Δpf,B=υλ2D2SL2m˙B.

Когда число Рейнольдса больше Turbulent flow lower Reynolds number limit, падение давления в трубопроводе:

Δpf,A=(fL2D+Closs,total)12ρIS2m˙A|m˙A|,

Δpf,B=(fL2D+Closs,total)12ρIS2m˙B|m˙B|,

где потеря C, общее количество является коэффициентом потерь, который может быть задан в параметре Total local loss coefficient или как один коэффициент или как сумма всех коэффициентов потерь вдоль трубопровода.

Nominal pressure drop по сравнению с номинальным массовым расходом жидкости

Nominal pressure drop по сравнению с Номинальной параметризацией Массового расхода жидкости характеризует потери с коэффициентом потерь для твердых или гибких стенок. Когда жидкость несжимаема, падение давления по целому трубопроводу из-за стенного трения:

Δpf,A=Kpm˙Am˙A2+m˙th2,

где K p:

Kp=ΔpNm˙N2,

где:

  • Δp N является Nominal pressure drop, который может быть задан или как скаляр или как вектор.

  • m˙N Nominal mass flow rate, который может быть задан или как скаляр или как вектор.

Когда Nominal pressure drop и параметры Nominal mass flow rate предоставляются как векторы, скалярное значение, K p определяется из метода наименьших квадратов векторных элементов.

Табличные данные – коэффициент трения дарси по сравнению с числом Рейнольдса

Падение давления из-за вязкого трения может также быть определено из обеспеченных пользователями табличных данных Darcy friction factor vector и параметров Reynolds number vector for turbulent Darcy friction factor. Линейная интерполяция используется между точками данных.

Баланс импульса

Для несжимаемой жидкости массовый поток в трубопровод равняется массе, вытекают из трубопровода:

m˙A+m˙B=0.

Когда жидкость сжимаема, и стенки трубопровода тверды, различие между массовым потоком в и из трубопровода зависит от изменения плотности жидкости из-за сжимаемости:

m˙A+m˙B=p˙IdρIdpIV,

Когда жидкость сжимаема, и стенки трубопровода гибки, различие между массовым потоком в и из трубопровода основано на изменении в плотности жидкости из-за сжимаемости и количества жидкости, накопленной в недавно деформированных областях трубопровода:

m˙A+m˙B=p˙IdρIdpIV+ρIV˙.

Изменения в импульсе между входом трубопровода и выходом включают изменения в давлении, должном передавать по каналу стенное трение, которое моделируется согласно вертикальному изменению трубопровода и Viscous friction parameterization. Для трубопровода, который не моделирует инерцию жидкости, баланс импульса:

pApI=Δpf,A+ρIΔz2g,

pBpI=Δpf,BρIΔz2g,

где:

  • p A является давлением в порте A.

  • p я - объем жидкости внутреннее давление.

  • p B является давлением в порте B.

  • Δp f является падением давления из-за стенного трения, параметрированного спецификацией Viscous friction losses согласно соответствующему порту.

  • Δz является вертикальным изменением трубопровода. В случае трубопроводов постоянного вертикального изменения это - параметр Elevation gain from port A to port B; в противном случае это получено как физический сигнал в порте EL.

  • g является гравитационным ускорением. В случае фиксированного ускорения свободного падения это - параметр Gravitational acceleration; в противном случае это получено как физический сигнал в порте G.

Для трубопровода со смоделированной инерцией жидкости баланс импульса:

pApI=Δpf,A+pIΔz2g+m¨AL2S,

pBpI=Δpf,BpIΔz2g+m¨BL2S,

где:

  • m¨ ускорение жидкости в его соответствующем порту.

  • S является площадью поперечного сечения по каналу.

Порты

Сохранение

развернуть все

Жидкая запись или выходной порт.

Жидкая запись или выходной порт.

Входные параметры

развернуть все

Переменное вертикальное изменение от порта A до порта B в виде физического сигнала. Величина вертикального изменения должна быть меньше чем или равна длине трубопровода. Если сигнал падает ниже значения –Pipe length, значение в EL обеспечено в –pipe length. Если сигнал превышает значение Pipe length, значение в EL обеспечено в pipe length.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Elevation gain specification на Variable.

Переменное гравитационное ускорение в виде физического сигнала.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Gravitational acceleration specification на Variable.

Параметры

развернуть все

Настройка

Общая длина трубопровода через все сегменты трубопровода.

Количество делений трубопровода. Каждое деление представляет отдельный сегмент, для которого давление вычисляется, в зависимости от входного давления трубопровода, сжимаемости жидкости и стенной гибкости, если применимо. Объем жидкости в каждом сегменте остается фиксированным.

Перекрестная частная геометрия трубопровода. Номинальный гидравлический диаметр и номинальная площадь поперечного сечения вычисляются на основе перекрестной частной геометрии.

Диаметр для круговых перекрестных частных трубопроводов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry на Circular.

Внутренний диаметр для кольцевого потока трубопровода или потока между двумя концентрическими трубопроводами.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry на Annular.

Наружный диаметр для кольцевого потока трубопровода или потока между двумя концентрическими трубопроводами.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry на Annular.

Ширина прямоугольного трубопровода.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry на Rectangular.

Высота прямоугольного трубопровода.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry на Rectangular.

Главная ось для эллипсоидальных трубопроводов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry на Elliptical.

Незначительная ось для эллипсоидальных трубопроводов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry на Elliptical.

Длина двух равных сторон равнобедренно-треугольных трубопроводов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry на Isosceles triangular.

Угол при вершине для треугольных трубопроводов. Значение должно быть меньше 180 градусов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry на Isosceles triangular.

Гидравлический диаметр используется в вычислениях числа Рейнольдса трубопровода. Для некруглых сечений гидравлический диаметр является эффективным диаметром жидкости в трубопроводе. Для круглых сечений гидравлический диаметр и диаметр трубопровода являются тем же самым.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry на Custom.

Площадь поперечного сечения по каналу для пользовательской геометрии трубопровода.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry на Custom.

Смоделировать ли какое-либо изменение в плотности жидкости из-за сжимаемости жидкости. Когда Fluid compressibility установлен в On, изменения из-за массового расхода жидкости в блок вычисляются в дополнение к изменениям плотности из-за изменений в давлении. В Изотермической Жидкой Библиотеке все блоки вычисляют плотность как функцию давления.

Ли с учетом сопротивления изменениям в скорости потока жидкости из-за жидкой массы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fluid dynamic compressibility на On.

Остается ли вертикальное изменение трубопровода постоянным или переменным от порта A до B.

Дифференциал вертикального изменения для трубопроводов постоянного вертикального изменения. Усиление вертикального изменения должно быть меньше чем или равно Pipe length.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Elevation gain specification на Constant.

Является ли ускорение свободного падения постоянным или переменным.

Гравитационное ускорение для сред с постоянным гравитационным ускорением.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Gravitational acceleration specification на Constant.

Вязкое трение

Параметризация падения давления из-за стенного трения. И аналитические и табличные формулировки доступны.

Метод для определения количества падения давления, должного передавать неоднородности по каналу.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization на Haaland correlation.

Коэффициент потерь сопоставлен с каждой неоднородностью трубопровода. Можно ввести один коэффициент потерь или сумму всех коэффициентов потерь вдоль трубопровода.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization на Haaland correlation и Local resistance specifications к Local loss coefficient.

Длина трубопровода, который произвел бы эквивалентные гидравлические потери, как будет трубопровод с поворотами, изменениями области или другими неоднородными атрибутами. Эффективная длина трубопровода является суммой Pipe length и Aggregate equivalent length of local resistances.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization на Haaland correlation и Local resistance specifications к Aggregate equivalent length.

Абсолютная поверхностная шероховатость на основе материала трубопровода. Введенные значения являются стандартными значениями шероховатости ASHRAE. Можно также ввести собственное значение установкой Surface roughness specification к Custom.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization на Haaland correlation.

Передайте стенку по каналу абсолютная шероховатость. Этот параметр используется, чтобы определить коэффициент трения Дарси, который способствует падению давления в трубопроводе.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization на Haaland correlation и Surface roughness specification к Custom.

Верхний предел числа Рейнольдса ламинарному течению. Вне этого номера жидкий режим является переходным, приближается к турбулентному режиму и становится полностью турбулентным в Turbulent flow lower Reynolds number limit.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization на также:

  • Haaland correlation

  • Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number

Более низкий предел числа Рейнольдса для турбулентного течения. Ниже этого номера режим течения является переходным, приближается к ламинарному течению и становится полностью ламинарным в Laminar flow upper Reynolds number limit.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization на также:

  • Haaland correlation

  • Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number

Номинальный массовый расход жидкости, используемый для вычисления коэффициента падения давления для твердых и шлангов в виде скаляра или вектора. Вся номинальная стоимость должна быть больше 0 и иметь то же число элементов как параметр Nominal pressure drop. Когда этот параметр предоставляется как вектор, скалярное значение, потеря K определяется как метод наименьших квадратов векторных элементов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization на Nominal pressure drop vs. nominal mass flow rate.

Nominal pressure drop, используемый для вычисления коэффициента падения давления для твердых и шлангов в виде скаляра или вектора. Вся номинальная стоимость должна быть больше 0 и должна иметь то же число элементов как параметр Nominal mass flow rate. Когда этот параметр предоставляется как вектор, скалярное значение, потеря K определяется как метод наименьших квадратов векторных элементов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization на Nominal pressure drop vs. nominal mass flow rate.

Порог массового расхода жидкости для обратного потока. Область перехода задана приблизительно 0 кг/с между положительными и отрицательными величинами порога массового расхода жидкости. В этой области перехода числовое сглаживание применяется к ответу потока. Пороговое значение должно быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization на Nominal pressure drop vs. nominal mass flow rate.

Вектор из чисел Рейнольдса для табличной параметризации коэффициента трения Дарси. Векторные элементы формируют независимую ось параметром Darcy friction factor vector. Векторные элементы должны быть перечислены в порядке возрастания. Положительное число Рейнольдса соответствует, чтобы течь из порта A к порту B. Отрицательное число Рейнольдса соответствует, чтобы течь из порта B к A. Если вы предоставляете вектору только положительные или только отрицательные элементы, тот же набор данных расширен для потоков в противоположном направлении.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization на Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number.

Вектор из коэффициентов трения Дарси для табличной параметризации коэффициента трения Дарси. Векторные элементы должны соответствовать непосредственные элементам в параметре Reynolds number vector for turbulent Darcy friction factor, и должны быть уникальными и больше, чем или равными 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization на Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number.

Трение, постоянное для ламинарных течений. Коэффициент трения Дарси получает вклад стенного трения в вычислениях падения давления. Если Cross-sectional geometry не установлен в Custom, этот параметр внутренне устанавливается на 64.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization на также:

  • Haaland correlation

  • Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number

и Cross-sectional geometry к Custom.

Передайте стенку по каналу

Задает стенную гибкость. Этот параметр независим от трубопровода перекрестная частная геометрия. Flexible установка сохраняет начальную форму трубопровода и применяет равное расширение площади поперечного сечения. Это не может быть точно для некруговой перекрестной частной геометрии при высокой деформации.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fluid dynamic compressibility на On.

Корреляция линейного расширения. Настройки коррелируют новую площадь поперечного сечения или гидравлический диаметр к давлению трубопровода.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fluid dynamic compressibility на On и Pipe wall specification к Flexible.

Коэффициент для вычисления деформации трубопровода для Cross-sectional area vs. pressure установка. Усиление умножается на перепад давления между давлением сегмента и атмосферным давлением.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fluid dynamic compressibility на On, Pipe wall specification к Flexible, и Volumetric expansion specification к Cross-sectional area vs. pressure.

Коэффициент для вычисления деформации трубопровода для Hydraulic diameter vs. pressure установка. Усиление умножается на перепад давления между давлением сегмента и атмосферным давлением.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fluid dynamic compressibility на On, Pipe wall specification к Flexible, и Volumetric expansion specification к Hydraulic diameter vs. pressure.

Время, требуемое для стенки достигнуть установившийся после деформации трубопровода. Этот параметр влияет на динамическое изменение в объеме трубопровода.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fluid dynamic compressibility на On и Pipe wall specification к Flexible.

Начальные условия

Начальное жидкое давление в виде скаляра или вектора. Векторный n элементы долго задает жидкое давление для каждого из сегментов трубопровода n. Если вектор является двумя элементами долго, давление вдоль трубопровода линейно распределяется между двумя значениями элемента. Если вектор является тремя или больше элементами долго, начальное давление в n th сегмент установлено n th элемент вектора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fluid dynamic compressibility на On.

Начальный массовый расход жидкости для трубопроводов с симулированной инерцией жидкости.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fluid dynamic compressibility на On и Fluid inertia к On.

Расширенные возможности

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

Введенный в R2020a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте