Гидравлический трубопровод со свойствами сопротивления, инерции жидкости и сжимаемости жидкости
Трубопроводы
Блок сегментированного трубопровода моделирует гидравлические трубопроводы с круговыми поперечными сечениями. Гидропроводы, являющиеся по своей сути распределенными элементами параметров, представлены наборами идентичных, соединенных последовательно, скошенных сегментов параметров. Предполагается, что чем больше число сегментов, тем ближе модель скошенного параметра становится к своему аналогу распределенного параметра. Эквивалентная схема трубопровода, принятая в блоке, показана ниже вместе с конфигурацией сегмента.
Эквивалентная цепь трубопровода
Конфигурация сегмента
Модель содержит столько же блоков гидравлической камеры постоянного объема, сколько и сегментов. Объем жидкости камеры равен
d24LN
где
V | Объем жидкости |
d | Диаметр трубы |
L | Длина трубы |
N | Количество сегментов |
Блок гидравлической камеры постоянного объема расположен между двумя ветвями, каждая из которых состоит из блока гидравлических резистивных труб и блока инерции жидкости. Каждый блок гидравлических резистивных труб (-й участок длины трубы, в то время как блок инерции жидкости имеет L+L_ad)/(N+1)L/(N+1)L_ad обозначает дополнительную длину трубы, равную совокупной эквивалентной длине локальных сопротивлений трубы, таких как фитинг, колена, изгибы и т.д.).
Узлам, к которым подключены блоки гидравлической камеры постоянного объема, присваиваются имена N_1, N_2, …, N_ (nn - количество сегментов). Предполагается, что давления на этих узлах равны среднему давлению сегмента. Промежуточным узлам между гидравлической резистивной трубой и блоком инерции жидкости присваиваются имена nn_0, nn_1, nn_2, …, nn_. Блоки гидравлической камеры постоянного объема называются nch_1, ch_2, …, ch_, блоки гидравлических резистивных труб названы ntb_0, tb_1, tb_2, …, tb_и блоки инерции жидкости называются nfl_in_0, fl_in_1, fl_in_2, …, fl_in_.n
Количество сегментов определяет количество вычислительных узлов, связанных с блоком. Большее число увеличивает точность модели, но уменьшает скорость моделирования. Эксперимент с различными числами для получения подходящего компромисса между точностью и скоростью. Используйте следующее уравнение в качестве отправной точки при оценке подходящего числа сегментов:
сом
где:
N | Количество сегментов |
L | Длина трубы |
c | Скорость звука в жидкости |
| ω | Максимальная частота, которая должна наблюдаться в отклике трубы |
Таблица содержит пример моделирования конвейера, в котором первые четыре истинные собственные частоты составляют 89,1 Гц, 267 Гц, 446 Гц и 624 Гц.
| Количество сегментов | 1-й режим | 2-й режим | 3-й режим | 4-й режим |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 112.3 | – | – | – |
| 2 | 107.2 | 271.8 | – | – |
| 4 | 97.7 | 284.4 | 432.9 | 689 |
| 8 | 93.2 | 271.9 | 435.5 | 628 |
Погрешность между моделируемыми и фактическими собственными частотами составляет менее 5% при использовании восьмисегментной модели.
Расход через трубопровод является положительным, если он направлен от порта A к порту B. Перепад давления является положительным, если давление в порту A выше, чем в порту B.
Предполагается, что поток полностью развит по длине трубы.
Внутренний диаметр трубы. Значение по умолчанию: 0.01 м.
Геометрическая длина трубы. Значение по умолчанию: 5 м.
Количество скошенных сегментов параметров в модели трубопровода. Значение по умолчанию: 1.
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. Эта длина добавляется к геометрической длине трубы только для вычисления гидравлического сопротивления. И объем жидкости, и инерция жидкости определяются только на основе геометрической длины трубы. 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.
Параметр может иметь одно из двух значений: Rigid Wall или Flexible Wall. Если параметр имеет значение Rigid Wall, не учитывается соответствие стен, что может повысить вычислительную эффективность. Стоимость Flexible Wall рекомендуется для шлангов и металлических труб, в которых соответствие стен может повлиять на поведение системы. Значение по умолчанию: Rigid Wall.
Коэффициент, устанавливающий зависимость между давлением и внутренним диаметром в установившихся условиях. Этот коэффициент можно определить аналитически для цилиндрических металлических труб или экспериментально для шлангов. Параметр используется, если для параметра «Тип стенки трубы» задано значение Flexible Wall, и значением по умолчанию является 2e-10 м/Па.
Постоянная времени в передаточной функции, которая связывает внутренний диаметр трубы с изменениями давления. При использовании этого параметра моделируемый эластичный или вязкоупругий процесс аппроксимируется запаздыванием первого порядка. Значение определяется экспериментально или предоставляется изготовителем. Значение по умолчанию: 0.008 s.
Газоспецифическое тепловое отношение для блока гидравлической камеры постоянного объема. Значение по умолчанию: 1.4.
Позволяет задать начальное условие для давления внутри сегментов трубы. Параметр может иметь одно из двух значений:
The same initial pressure for all nodes - начальное давление во всех сегментах трубы одинаковое и определяется значением параметра Начальное давление (Initial pressure). Это значение по умолчанию.
Custom - позволяет задать начальное давление отдельно для каждого сегмента трубы с помощью параметра Вектор начального давления (Initial pressure vector). Размер вектора должен быть равен количеству сегментов трубы, определяемому значением параметра «Количество сегментов».
Начальное давление во всех сегментах трубы. Параметр используется, если параметр Начальные давления в узлах модели имеет значение The same initial pressure for all nodes, и значением по умолчанию является 0.
Позволяет задать начальное давление отдельно для каждого сегмента трубы. Параметр используется, если параметр Начальные давления в узлах модели имеет значение Custom. Размер вектора должен быть равен количеству сегментов трубы, определяемому значением параметра «Количество сегментов».
Определяет начальный объемный расход через трубу. Значение по умолчанию: 0 m^3/s.
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.
Гидравлический трубопровод | Гидравлическая резистивная трубка | Линейное гидравлическое сопротивление