Вентилятор в газовой сети
Simscape/Жидкости/Газ/Турбомашина
Блок вентилятора (G) моделирует ротор, установленный на приводном валу в газовой сети. Нормальная работа происходит, когда газ проходит от порта A к порту B. Порт R связан с валом вентилятора, а порт C - с кожухом вентилятора. Скорость вращения вала сообщается относительно канала C.
Можно задать ориентацию вращения вентилятора, который генерирует поток из порта A в порт B, в параметре ориентации Mechanical. Поворот счетчика вентилятора в соответствии с этой настройкой не приведет к созданию потока.
Если для спецификации вентилятора установлено значение 1D tabulated data - static pressure and total efficiency table vs. flow rate, разность статических давлений линейно интерполируется из вектора объемного расхода на основе эталонного объемного расхода, qref, который является функцией эталонной скорости вала. Перепад статического давления рассчитывается как:
qref),
где:
αref - эталонная плотность, связанная с измерениями табличных данных.
λ - частота вращения вала ротора, startR - startC.
αin - плотность газа на входе.
Δpref - вектор подъема статического давления, который зависит от опорного вектора объемного расхода, qref:
Суммарный КПД интерполируется из вектора Суммарный КПД на основе эталонного объемного расхода:
).
Если для спецификации вентилятора установлено значение 2D tabulated data - static pressure and total efficiency vs. angular speed and flow rate, перепад статического давления линейно интерполируется из таблицы повышения статического давления, Dp (omega, q), как функция объемного расхода, q, и вектора скорости вала, omega, λ. Перепад статического давления рассчитывается как:
λ),
где вектор расхода q, q вычисляется как
Суммарный КПД вентилятора линейно интерполируется из таблицы Суммарный КПД, Эта (омега, q) на основе объемного расхода и угловой скорости вала:
q).
Если для спецификации вентилятора установлено значение 2D tabulated data - flow rate and total efficiency vs. angular speed and static pressure, объемный расход линейно интерполируется из таблицы расхода, q (omega, Dp), как функция скорости вала и опорного вектора подъема статического давления, Dp, Δpref. Массовый расход рассчитывается как:
),
где эталонное повышение статического давления рассчитывается как:
Δп.
и где Δp - разность статического давления над вентилятором, pB- pA.
Суммарный КПД интерполируется из таблицы Суммарный КПД, Эта (омега, Dp) на основе частоты вращения вала и эталонного перепада статического давления:
Δpref).
Если рабочая область на карте вентиляторов не является прямоугольной, можно параметризовать производительность вентилятора по отношению рабочего к максимальному росту давления над вентилятором. Если для спецификации вентилятора установлено значение 2D tabulated data - flow rate and total efficiency vs. angular speed and static pressure ratio, объемный расход линейно интерполируется из таблицы расхода q (omega, Dp/DpMax) как функция вектора скорости вала omega, λ и вектора коэффициента повышения статического давления Dp/DpMaxΔprefΔpmax.
Массовый расход рассчитывается как:
),
где:
Δpmax - максимальная разность давлений над вентилятором при заданной скорости вала или вектор максимального повышения давления. Это зависит от вектора частоты вращения вала для вектора максимального подъема давления, startmax.
- вектор коэффициента повышения статического давления, Dp/DpMax, где Δpref - разность давлений над вентилятором, отрегулированная на плотность:
αпрефистин Δп.
Суммарный КПД вентилятора линейно интерполируется из таблицы Суммарный КПД, Эта (омега, Dp/DpMax) на основе угловой скорости вала и отношения давлений:
ΔprefΔpmax).
Крутящий момент вычисляется на основе общего КПД вентилятора
WFgroupT,
где T - отношение рабочей жидкости к механической работе,
Следует отметить, что это изэнтропическое определение, и предполагается, что сетевой газ является идеальным.
Работа жидкости рассчитывается по изменению энтальпии над вентилятором:
, A),
где:
hT, B - общая энтальпия в канале B или сумма энтальпии в канале B вследствие повышения статического давления и энтальпии вследствие движения текучей среды:
vB22,
где vB - скорость газа в порту B.
hT, A - общая энтальпия в порту A,
vA22,
где vA - скорость газа в порту A.
Для поддержания устойчивости моделирования во время реверсирования потока к плотности текучей среды и скорости вала применяется численное сглаживание, когда угловая скорость вала падает ниже заданного значения.
Когда скорость вала падает ниже порога скорости вала для реверсирования потока, плотность газа вычисляется как смесь плотности в обоих портах:
(1 − α2),
где:
δA - плотность в порту A.
startB - плотность в порту B.
α - коэффициент сглаживания:
4m˙m˙Th),
где m˙Th - пороговый массовый расход:
где:
startTh - порог скорости вала для реверсирования потока.
start- механическая ориентация, которая +1 при установке в значение Positive и -1 при установке в значение Negative.
Fλ - доля порога скорости вала для величины реверсирования потока, при которой вычисляется плотность газа.
Когда расчетная скорость вала падает ниже порога скорости вала для реверсирования потока, угловая скорость вала сглаживается. Если расчетная скорость вала ниже 0, ценность порога скорости Шахты для аннулирования потока, ωTh, применена вместо этого:
ωTh+λω,ω<ωThω,ω≥ωTh,
где λ, функция сглаживания, является кубическим многочленом:
start, Th) 3.
Масса сохраняется через вентилятор:
где:
m˙A - массовый расход на входе в порт A.
m˙B - массовый расход на выходе в порту B.
Энергетический баланс над блоком составляет:
WF = 0,
где:
ϕA энергетическая скорость потока жидкости в порту A.
ϕB энергетическая скорость потока жидкости в порту B.
WF - мощность текучей среды.
Предполагается, что вентилятор является квазистационарным.
Производительность вентилятора моделируется с точки зрения роста статического давления, а не общего давления вентилятора.
Предполагается, что сетевой газ является идеальным.
