Hydraulic Resistive Tube

Гидравлический трубопровод, который вычисляет потери на трение только

Библиотека

Гидравлические элементы

Описание

Блок Hydraulic Resistive Tube моделирует гидравлические трубопроводы, с круглым и некруглым сечениями, и учитывает только гидравлическое сопротивление. Другими словами, блок разрабатывается с основным допущением установившегося течения жидкости. Ни сжимаемость жидкости, ни инерция жидкости не рассматриваются в модели, означая, что функции, такие как гидравлический удар не могут быть исследованы. При необходимости можно добавить сжимаемость жидкости, инерцию жидкости и другие эффекты к модели с помощью других блоков, таким образом произведя более реальную модель.

Эффекты разрыва потока также не рассматриваются, принимая, что течение полностью неразрывно по длине трубопровода. Для расчета локальных сопротивлений, такие как изгибы, арматура, входное и выходное отверстия, и так далее, все сопротивления преобразованы в их эквивалентные длины, и затем общая продолжительность всех сопротивлений добавляется к геометрической длине трубопровода.

Падение давления на трение вычисляется уравнением Дарси, в котором потери пропорциональны потоку, зависящему от коэффициента трения и квадрату скорости потока жидкости. Коэффициент трения в турбулентном режиме определяется с аппроксимацией Haaland (см. [1]). Коэффициент трения при переходе от ламинарного к турбулентному режиму определяется с линейной интерполяцией между экстремальными точками режимов. В результате этих предположений труба симулирована согласно следующим уравнениям:

$p = f \frac{(L + L_{e q})}{D_{H}} \frac{ρ}{2 A^{2}} q \cdot | q |$

$f = {\begin{array}{l} K_{s} / R e & для R e < = R e_{L} \\ f_{L} + \frac{f_{T} - f_{L}}{R e_{T} - R e_{L}} (R e - R e_{L}) & для R e_{L} < R e < R e_{T} \\ \frac{1}{{(- 1.8 \log_{10} (\frac{6.9}{R e} + {(\frac{r / D_{H}}{3.7})}^{1.11}))}^{2}} & для R e > = R e_{T} \end{array}$

$Re = \frac{q \cdot D_{H}}{A \cdot ν}$

где

p	Падение давления вдоль трубопровода из-за трения
q	Скорость потока жидкости через трубопровод
Re	Число Рейнольдса
Re _L	Максимальное значение числа Рейнольдса при ламинарном течении
Re _T	Минимальное число Рейнольдса в турбулентном течении
K _s	Масштабный фактор, который характеризует сечение канала
f _L	Коэффициент трения на ламинарной границе
f _T	Коэффициент трения на турбулентной границе
A	Площадь поперечного сечения по каналу
D _H	Передайте гидравлический диаметр по каналу
L	Геометрическая длина трубопровода
L _eq	Совокупная эквивалентная продолжительность локальных сопротивлений
r	Высота шероховатости на внутренней поверхности трубопровода
ν	Жидкая кинематическая вязкость

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 $p = p_{A} - p_{B}$ .

Переменные

Чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для переменных в блоках до симуляции, используйте вкладку Variables в диалоговом окне блока (или раздел Variables в блоке Property Inspector). Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Переменных в блоках.

Основные допущения и ограничения

Поток принимается непрерывным по длине трубопровода.
Инерция жидкости, сжимаемость жидкости и пограничное течение не учтены.

Параметры

Tube cross section type: Тип сечения трубы: Circular или Noncircular. Для круговой трубы вы задаете ее внутренний диаметр. Для некруговой трубы вы задаете ее гидравлический диаметр и площадь поперечного сечения трубы. Значением по умолчанию параметра является Circular.
Tube internal diameter: Метро внутренний диаметр. Параметр используется, если Tube cross section type установлен в Circular. Значением по умолчанию является 0.01 m.
Noncircular tube cross-sectional area: Площадь поперечного сечения метро. Параметр используется, если Tube cross section type установлен в Noncircular. Значением по умолчанию является 1e-4 м^2.
Noncircular tube hydraulic diameter: Гидравлический диаметр сечения трубы. Параметр используется, если Tube 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 трубы определяет значение. Для трубы с некруглым сечением, установленным коэффициент на соответствующее значение, например, 56 для квадрата, 96 для концентрического кольца, 62 для прямоугольника (2:1), и так далее [1]. Значением по умолчанию является 64, который соответствует трубе с круглым сечением.
Tube length: Метро геометрическая длина. Значением по умолчанию является 5 m.
Aggregate equivalent length of local resistances: Этот параметр представляет общую эквивалентную продолжительность всех локальных сопротивлений, сопоставленных с трубой. 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. Значением по умолчанию является 1 m.
Internal surface roughness height: Размер шероховатости на трубе внутренняя поверхность. Параметр обычно указывается в табличных данных или каталогах производителя. Значением по умолчанию является 1.5e-5 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.

Ограниченные параметры

Глобальные параметры

Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:

Fluid density
Fluid kinematic viscosity

Используйте блок Hydraulic Fluid (Simscape Fluids) или блок Custom Hydraulic Fluid, чтобы определить свойства жидкости.

Порты

Блок имеет следующие порты:

A: Гидравлический порт сопоставлен с входом трубы.
B: Гидравлический порт сопоставлен с выходом трубы.

Ссылки

[1] Белый, F.M., вязкий поток жидкости, McGraw-Hill, 1991

Документация