Orifice ISO 6358 (G)

Ограничение потока фиксированной области смоделировано на ISO 6358

расширьте все на странице
  • Библиотека:

  • Simscape / Жидкости / Газ / Valves & Orifices

  • Orifice ISO 6358 (G) block

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:

m˙A+m˙B=0,

где 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:

m˙ch=Cρ0pinT0Tin,

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:

m˙tur=Cρ0pinT0Tin[1−(pr−bcr1−bcr)2]m,

где:

  • p r является отношением между нисходящим давлением (p) и восходящим давлением (p в) (каждый измерился против абсолютного нуля):

    pr=poutpin

  • 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:

m˙lam=Cρ0(pout−pin1−blam)T0Tin[1−(blam−bcr1−bcr)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:

m˙={m˙бегство,если blam≤pr<1m˙tur,если bcr≤pr<blamm˙ch,если pr<bcr,

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:

ϕA+ϕB=0,

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

Порты

Сохранение

развернуть все

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

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

Параметры

развернуть все

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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

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

Примеры модели

Antagonistic McKibben Muscle Actuator

Антагонистический привод Маккиббена мышц

Эта демонстрация показывает приведение в действие мышц на основе двух воздушных приводов мышц (или Маккиббен искусственные мышцы) в антагонистической связи. Воздушные приводы мышц соединяются с противоположными сторонами рычага. Распределительным клапаном с 4 путями управляет электромеханический привод клапана. Направленным способом с 4 путями, когда путь с высоким давлением P-A и возвратная линия B-T открыты, лучший воздушный привод мышц сокращает и обеспечивает нижний воздушный привод мышц на противоположной стороне, чтобы расширить. Точно так же как путь с высоким давлением P-B и возвратная линия открытый A-T, нижний воздушный привод мышц начинает сокращаться и обеспечивает лучший воздушный привод мышц, чтобы расширить. Колеблющиеся движения мышц преобразованы в угловое вращение выходной загрузки, соединенной с механическим рычажным устройством, смоделированным с заводными рукоятками ползунка.

Ссылки

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

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Введенный в R2018a

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте