Гидравлический трубопровод, учитывающий потери на трение и изменяющиеся отметки портов
Блоки низкого давления
Блок резистивной трубы НД с переменной отметкой моделирует гидравлические трубопроводы с круговым и некруглым поперечным сечением и учитывает только резистивные свойства. Этот блок используется для моделирования системы низкого давления, при котором концы труб меняют свое положение относительно опорной плоскости. Отметки обеспечиваются через соответствующие физические сигнальные входы.
Чтобы уменьшить сложность модели, можно использовать этот блок для моделирования не только самой трубы, но и комбинации труб и локальных сопротивлений, таких как изгибы, фитинги, потери на входе и выходе, связанные с трубой. Необходимо преобразовать сопротивления в эквивалентные длины, а затем суммировать все сопротивления для получения их совокупной длины. Затем добавьте эту длину к геометрической длине трубы.
Потери давления из-за трения вычисляются с помощью уравнения Дарси, в котором потери пропорциональны коэффициенту трения, зависящему от режима потока, и квадрату расхода. Коэффициент трения в турбулентном режиме определяется аппроксимацией Хааланда (см. [1]). Коэффициент трения при переходе от ламинарных режимов к турбулентным определяется линейной интерполяцией между крайними точками режимов. В результате этих допущений труба моделируется в соответствии со следующими уравнениями:
start· g (zB − zA)
r/DH3.7) 1,11)) 2для Re > = R
где
| p | Потеря давления вдоль трубы из-за трения |
| q | Расход через трубу |
| Ре | Число Рейнольдса |
| ReL | Максимальное число Рейнольдса при ламинарном потоке |
| ReT | Минимальное число Рейнольдса при турбулентном потоке |
| Ks | Коэффициент формы, характеризующий поперечное сечение трубы |
| fL | Коэффициент трения на ламинарной границе |
| fT | Коэффициент трения на турбулентной границе |
| A | Площадь поперечного сечения трубы |
| DH | Гидравлический диаметр трубы |
| L | Геометрическая длина трубы |
| Leq | Совокупная эквивалентная длина локальных сопротивлений |
| r | Высота шероховатости на внутренней поверхности трубы |
| ν | Кинематическая вязкость жидкости |
| zA, zB | Отметки трубопроводного порта A и порта B соответственно |
| g | Ускорение гравитации |
Положительное направление блока - от порта A к порту B. Это означает, что расход является положительным, если он течет от A к B, и потеря давления определяется как − pB.
Предполагается, что поток полностью развит по длине трубы.
Инерция жидкости, сжимаемость жидкости и податливость стенок не учитываются.
Тип поперечного сечения трубы: Circular или Noncircular. Для круговой трубы задается ее внутренний диаметр. Для некруглой трубы задается ее гидравлический диаметр и площадь поперечного сечения трубы. Значение параметра по умолчанию: Circular.
Внутренний диаметр трубы. Параметр используется, если для параметра Тип сечения трубы (Pipe cross section type) задано значение Circular. Значение по умолчанию: 0.01 м.
Площадь поперечного сечения трубы. Параметр используется, если для параметра Тип сечения трубы (Pipe cross section type) задано значение Noncircular. Значение по умолчанию: 1e-4 м ^ 2.
Гидравлический диаметр поперечного сечения трубы. Параметр используется, если для параметра Тип сечения трубы (Pipe cross section type) задано значение Noncircular. Значение по умолчанию: 0.0112 м.
Используется для вычисления коэффициента трения при ламинарном потоке. Значение определяется формой поперечного сечения трубы. Для трубы с некруглым поперечным сечением задайте соответствующее значение коэффициента, например 56 для квадрата, 96 для концентрического кольцевого пространства, 62 для прямоугольника (2:1) и так далее [1]. Значение по умолчанию: 64, что соответствует трубе с круглым поперечным сечением.
Геометрическая длина трубы. Значение по умолчанию: 5 м.
Этот параметр представляет общую эквивалентную длину всех локальных сопротивлений, связанных с трубой. Можно учесть потери давления, вызванные локальными сопротивлениями, такими как изгибы, фитинги, якорь, потери на входе/выходе и т.д., добавив к геометрической длине трубы совокупную эквивалентную длину всех локальных сопротивлений. Значение по умолчанию: 1 м.
Высота шероховатости на внутренней поверхности трубы. Этот параметр обычно указывается в листах технических данных или каталогах изготовителя. Значение по умолчанию: 1.5e-5 м, что соответствует вытянутой насосно-компрессорной трубе.
Определяет число Рейнольдса, при котором предполагается, что ламинарный режим потока начинает преобразовываться в турбулентный. Математически это максимальное число Рейнольдса при полностью развитом ламинарном потоке. Значение по умолчанию: 2000.
Определяет число Рейнольдса, при котором предполагается, что режим турбулентного потока полностью развит. Математически это минимальное число Рейнольдса при турбулентном потоке. Значение по умолчанию: 4000.
Значение постоянной гравитационного ускорения (g). Блок использует этот параметр для вычисления временных изменений давления вследствие временных изменений отметки. Значение по умолчанию: 9.80655 м/с ^ 2.
Значение в момент времени ноль перепада давления между портами. Simscape™ параметр используется программным обеспечением для управления начальной конфигурацией этого 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 переменными с более низким приоритетом.
Значение в момент времени 0 расхода через порты. Программа Simscape использует этот параметр для управления начальной конфигурацией этого 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 переменными с более низким приоритетом.
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 в трубу.
BПорт гидравлической экономии, связанный с выходом трубы.
el_AПорт ввода физического сигнала, контролирующий отметку трубы в порту A.
el_BПорт ввода физического сигнала, контролирующий отметку трубы в порту B.
[1] Белый, F.M., поток вязкой жидкости, McGraw-Hill, 1991
Гидравлическая труба НД | Гидравлическая труба НД с переменной отметкой | Гидравлический трубопровод | Гидравлическая резистивная трубка | Линейное гидравлическое сопротивление | Резистивная труба НД | Сегментированная труба НД | Сегментированный трубопровод