Гидравлическое сопротивление, определяемое коэффициентом потерь
Локальные гидравлические сопротивления
Блок локального сопротивления представляет общее локальное гидравлическое сопротивление, такое как изгиб, колено, фитинг, фильтр, локальное изменение поперечного сечения потока и т.д. Потеря давления, вызванная сопротивлением, рассчитывается на основе коэффициента потери давления, который обычно содержится в каталогах, листах технических данных или гидравлических учебниках. Коэффициент потери давления может быть указан либо как константа, либо как таблица, в которой он сведен в таблицу по сравнению с числом Рейнольдса.
Перепад давления между портом A и портом B:
pB,
где:
p - перепад давления.
pA - манометрическое давление в порту A.
pB - манометрическое давление в порту B.
Если для параметра Параметризация модели (Model parameterization) задано значение By semi-empirical formulasперепад давления связан с объемным расходом выражением:
1/4
где:
q - объемный расход.
A - площадь потока.
K - коэффициент потери давления сопротивления потоку.
start- плотность текучей среды.
pCr - минимальное давление турбулентного потока.
Если для параметра Параметризация модели (Model parameterization) задано значение By loss coefficient vs. Re tableперепад давления связан с объемным расходом выражением:
| 2A2
где K теперь является функцией числа Рейнольдса (Re). Его значение указывается в диалоговом окне блока в табличной форме относительно числа Рейнольдса:
где:
DH - гидравлический диаметр сопротивления потока:
4Aδ
λ - кинематическая вязкость.
Для постоянного коэффициента потери давления минимальное давление для турбулентного потока, pcr, рассчитывается в соответствии со способом спецификации ламинарного перехода:
По соотношению давлений - Переход от ламинарного к турбулентному режиму определяется следующими уравнениями:
pcr = (pavg + patm) (1 - Blam)
pavg = (pA + pB )/2
где
| pavg | Среднее давление между клеммами блока |
| patm | Атмосферное давление, 101325 Па |
| Двоичный логарифмический метод доступа | Соотношение давлений при переходе между ламинарным и турбулентным режимами (значение параметра отношения давлений ламинарного потока) |
По числу Рейнольдса - Переход от ламинарного к турбулентному режиму определяется следующими уравнениями:
Recr⋅νDH) 2
где
| Recr | Критическое число Рейнольдса (значение параметра Критического числа Рейнольдса) |
Блок обеспечивает две параметризации:
By semi-empirical formulas - Коэффициент потери давления принимается постоянным для конкретного направления потока. Режим течения может быть либо ламинарным, либо турбулентным, в зависимости от числа Рейнольдса.
By loss coefficient vs. Re table - Коэффициент потери давления определяется как функция числа Рейнольдса. Предполагается, что режим потока всегда турбулентен. Необходимо убедиться, что данные коэффициента потерь соответствуют этому режиму потока.
Сопротивление может быть симметричным или асимметричным. В симметричных сопротивлениях потеря давления практически не зависит от направления потока и одно значение коэффициента используется как для прямого, так и для обратного потока. Для асимметричных сопротивлений предусмотрены отдельные коэффициенты для каждого направления потока. Если коэффициент потерь задан таблицей, таблица должна охватывать как положительную, так и отрицательную области потока.
Соединения А и В являются консервационными гидравлическими отверстиями, связанными с входом и выходом блока соответственно.
Положительное направление блока - от порта A к порту B. Это означает, что расход является положительным, если текучая среда течет от A к B, и потеря давления определяется как pB,.
Инерция жидкости не учитывается.
При выборе параметризации по связи, указанной в таблице K=f(Re)предполагается, что поток является полностью турбулентным.
Наименьшая площадь прохода. Значение по умолчанию: 1e-4 м ^ 2.
Выберите один из следующих методов определения коэффициента потери давления:
By semi-empirical formulas - Укажите скалярное значение коэффициента потери давления. Для асимметричных сопротивлений необходимо предусмотреть отдельные коэффициенты для прямого и обратного потока. Это метод по умолчанию.
By loss coefficient vs. Re table - Предоставить табличные данные коэффициентов потерь и соответствующих чисел Рейнольдса. Коэффициент потерь определяется методом одномерного поиска в таблице. Можно выбрать два метода интерполяции и два метода экстраполяции. Для асимметричных сопротивлений таблица должна охватывать как положительную, так и отрицательную области потока.
Коэффициент потерь для прямого потока (протекающего из A в B). Для простых идеальных конфигураций значение коэффициента можно определить аналитически, но в большинстве случаев его значение определяется эмпирически и приводится в учебниках и листах технических данных (например, см. [1]). Значение по умолчанию: 2. Этот параметр используется, если параметризация модели имеет значение By semi-empirical formulas.
Коэффициент потерь для обратного потока (протекающего из B в A). Параметр аналогичен коэффициенту потерь для прямого потока и должен быть установлен на то же значение, если сопротивление симметрично. Значение по умолчанию: 2. Этот параметр используется, если параметризация модели имеет значение By semi-empirical formulas.
Если параметризация модели имеет значение By semi-empirical formulas, выберите способ перехода блока между ламинарным и турбулентным режимами:
Pressure ratio - Переход от ламинарного режима к турбулентному является плавным и зависит от значения параметра отношения давлений ламинарного потока. Этот метод обеспечивает лучшую надежность моделирования.
Reynolds number - Предполагается, что переход от ламинарного режима к турбулентному происходит, когда число Рейнольдса достигает значения, заданного параметром критического числа Рейнольдса.
Отношение давления, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами. Значение по умолчанию: 0.999. Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра спецификации Laminar transition установлено значение Pressure ratio.
Максимальное число Рейнольдса для ламинарного потока. Значение параметра зависит от геометрического профиля отверстия. Рекомендации по значению параметра можно найти в учебниках по гидравлике. Значение по умолчанию: 150. Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра спецификации Laminar transition установлено значение Reynolds number.
Укажите вектор входных значений для чисел Рейнольдса как одномерный массив. Вектор входных значений должен быть строго увеличен. Значения могут быть неравномерно разнесены. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции: необходимо указать как минимум два значения для линейной интерполяции, как минимум три значения для гладкой интерполяции. Значения по умолчанию: [-4000, -3000, -2000, -1000, -500, -200, -100, -50, -40, -30, -20, -15, -10, 10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 4000, 5000, 10000]. Этот параметр используется, если параметризация модели имеет значение By loss coefficient vs. Re table.
Укажите вектор значений коэффициента потерь как одномерный массив. Вектор коэффициента потерь должен иметь тот же размер, что и вектор чисел Рейнольдса. Значения по умолчанию: [0.25, 0.3, 0.65, 0.9, 0.65, 0.75, 0.90, 1.15, 1.35, 1.65, 2.3, 2.8, 3.10, 5, 2.7, 1.8, 1.46, 1.3, 0.9, 0.65, 0.42, 0.3, 0.20, 0.40, 0.42, 0.25]. Этот параметр используется, если параметризация модели имеет значение By loss coefficient vs. Re table.
Выберите один из следующих методов интерполяции для аппроксимации выходного значения, когда входное значение находится между двумя последовательными точками сетки:
Linear - Выберите этот параметр, чтобы получить наилучшую производительность.
Smooth - выберите эту опцию, чтобы создать непрерывную кривую с непрерывными производными первого порядка.
Дополнительные сведения о алгоритмах интерполяции см. на странице ссылок на блоки таблицы поиска PS (1D). Этот параметр используется, если параметризация модели имеет значение By loss coefficient vs. Re table.
Выберите один из следующих методов экстраполяции для определения выходного значения, когда входное значение выходит за пределы диапазона, указанного в списке аргументов:
Linear - выберите эту опцию для создания кривой с непрерывными производными первого порядка в области экстраполяции и на границе с областью интерполяции.
Nearest - выберите эту опцию, чтобы создать экстраполяцию, которая не превышает самую высокую точку в данных или ниже самой низкой точки в данных.
Дополнительные сведения о алгоритмах экстраполяции см. на странице ссылок на блоки таблицы поиска PS (1D). Этот параметр используется, если параметризация модели имеет значение By loss coefficient vs. Re table.
Объемный расход через локальное сопротивление в нуль времени. Simscape™ параметр используется программным обеспечением для управления начальной конфигурацией компонента и модели. Исходные переменные, конфликтующие друг с другом или несовместимые с моделью, могут игнорироваться. Установите в столбце «Приоритет» значение High для приоритизации этой переменной по сравнению с другими низкоприоритетными переменными.
Разность давлений между локальными портами сопротивления в нуль времени. Программа Simscape использует этот параметр для управления начальной конфигурацией компонента и модели. Исходные переменные, конфликтующие друг с другом или несовместимые с моделью, могут игнорироваться. Установите в столбце «Приоритет» значение High для приоритизации этой переменной по сравнению с другими низкоприоритетными переменными.
Если модель находится в режиме ограниченного правки, нельзя изменить следующие параметры.
Параметризация модели
Метод интерполяции
Метод экстраполяции
Спецификация ламинарного перехода
Все остальные параметры блока доступны для изменения. Фактический набор изменяемых параметров блока зависит от значения параметра параметризации модели во время перехода модели в режим ограниченного доступа.
Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:
Плотность жидкости
Кинематическая вязкость жидкости
Для задания свойств жидкости используйте блок «Гидравлическая жидкость» или блок «Пользовательская гидравлическая жидкость».
Блок имеет следующие порты:
AПорт гидравлической экономии, связанный с входом сопротивления.
BПорт гидравлической экономии, связанный с выходом сопротивления.
[1] Idelchik, Т.Е., Справочник по гидравлическому сопротивлению, CRC Begell House, 1994
Локоть | Постепенное изменение площади | Изгиб трубы | Внезапное изменение площади | Т-образное соединение