Внезапное изменение зоны (TL)

Внезапное расширение или сжатие в области потока

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Термическая жидкость/Трубы и фитинги

Описание

Блок внезапного изменения площади (TL) моделирует незначительные потери давления из-за внезапного изменения площади поперечного сечения потока. Изменение площади представляет собой сжатие от порта A к порту B и расширение от порта B к порту A. Этот компонент является адиабатическим. Он не обменивается теплом со своим окружением.

Схема внезапного изменения площади

Перепад давления при внезапном расширении обусловлен главным образом перемешиванием турбулентности в зоне расширения. При внезапном сокращении это происходит главным образом из-за отделения потока на входе в зону сжатия. На рисунке показаны зоны расширения и сжатия внезапного изменения площади.

Массовый баланс

Уравнение сохранения массы при внезапном изменении площади

${\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{} m˙A+m˙B=0,$

где:

${\overset{}{}}_{m˙A}$ и ${\overset{}{}}_{m˙B}$ - массовые расходы на внезапное изменение площади через порты A и B.

Баланс импульса

Уравнение сохранения импульса при внезапном изменении площади составляет

$_{}_{} \frac{{\overset{}{}}^{}}{pA−pB=m˙22ρ} \frac{(}{_{}^{}} 1SB2 \frac{}{-_{}^{}} {1SA2}_{) +}$ δПотеря,

где:

pA и pB - давления в портах A и B.
$\overset{m˙}{}$ - средний массовый расход.
start- средняя плотность текучей среды.
SA и SB - площади поперечного сечения потока в портах A и B.
ΔLoss - это механическая потеря энергии из-за внезапного изменения площади.

Потеря механической энергии

$_{}_{} \frac{{\overset{}{}}^{}}{_{}^{ϕLoss=KLossm˙22ρSB2}},$

где:

KLoss - коэффициент потерь.

Если для параметра спецификации коэффициента потерь установлено значение Semi-empirical formulationкоэффициент потерь для внезапного расширения вычисляется как

$_{KLoss} =_{} {Ke \frac{(_{1}}{_{-}}}^{}$ SBSA) 2,

в то время как для внезапного сокращения он вычисляется как

$_{KLoss} \frac{=_{}}{} Kc2 \frac{(_{1}}{_{-}}$ SBSA),

где:

Ke - поправочный коэффициент в зоне расширения.
Kc - поправочный коэффициент в зоне сжатия.

В переходной зоне между внезапным расширением и поведением внезапного сокращения коэффициент потерь сглаживается через кубическую полиномиальную функцию:

$_{KLoss} =_{} {Ke \frac{(_{1}}{_{-}}}^{} SBSA \frac{)_{}}{2} + \frac{λ_{}}{[_{}} Kc2_{(} {1 - \frac{_{}}{_{}} SBSA}^{)} -$ Ke (1 − SBSA) 2],

где

${\overset{}{\overset{}{}}}^{} {\overset{}{\overset{}{}}}^{λ=3m˙¯2−2m˙¯3},$

${\overset{}{}}_{}_{} \sqrt{\frac{}{}_{} m˙Cr=ReCrπ4SBμ .}$

Если для параметра спецификации коэффициента потерь установлено значение Tabulated data — Loss coefficient vs. Reynolds numberблок получает коэффициент потерь из табличных данных, предоставленных как функция числа Рейнольдса.

Энергетический баланс

Уравнение энергосбережения при внезапном изменении площади составляет

$_{/ A} {+/B}_{}$ = 0,

где:

ФА и ФВ - это скорости потока энергии в внезапное изменение площади через порты А и В.

Переменные

Вкладка «Переменные» используется для установки приоритетов и начальных целевых значений для переменных блока перед моделированием. Дополнительные сведения см. в разделе Установка приоритета и начальной цели для переменных блока.

Допущения и ограничения

Поток несжимаем. Плотность текучей среды принимается постоянной при резком изменении площади.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` - Вход секции
термическая жидкость

Точка входа или выхода жидкости в участок изменения площади.

`B` - Вход секции
термическая жидкость

Точка входа или выхода жидкости в участок изменения площади.

Параметры

развернуть все

`Local loss parameterization` - Метод расчета потерь потока
`Semi-empirical` (по умолчанию) | `Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number`

Параметризация для вычисления коэффициента потерь из-за внезапного изменения площади. Выбрать Semi-empirical formulation для автоматического вычисления коэффициента потерь из площадей поперечного сечения в портах A и B. Выберите Tabulated data - Loss coefficient vs. Reynolds number для указания таблицы поиска 1-D для коэффициента потерь относительно числа Рейнольдса потока.

`Cross-sectional area at port A` - Площадь входа на А
`0.02` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь по нормали к направлению потока на входе А. Эта величина должна быть больше площади поперечного сечения в В.

`Cross-sectional area at port B` - Площадь входа в точке B
`0.01` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь по нормали к направлению потока в В. Эта величина должна быть меньше площади поперечного сечения в А.

`Characteristic longitudinal length` - Длина характеристики сечения
`0.1` m (по умолчанию) | положительный скаляр

Среднее расстояние, пройденное текучей средой между портами A и B. Это значение должно быть больше нуля.

`Critical Reynolds number` - Переходное число Рейнольдса, связанное с наименьшей площадью в сечении
`10` (по умолчанию) | положительный скаляр

Число Рейнольдса, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами в части сжатия внезапного изменения площади. Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра спецификации коэффициента потерь установлено значение Semi-empirical formulation.

`Contraction correction factor` - Коэффициент масштабирования коэффициента потерь
`1` (по умолчанию) | положительный скаляр

Масштабный коэффициент для регулировки значения коэффициента потерь в части сжатия внезапного изменения площади. Блок умножает коэффициент потерь, вычисленный из полуэмпирического выражения, на этот коэффициент. Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра спецификации коэффициента потерь установлено значение Semi-empirical formulation.

`Expansion correction factor` - Коэффициент масштабирования коэффициента потерь
`1` (по умолчанию) | положительный скаляр

Масштабный коэффициент для регулировки значения коэффициента потерь в части расширения внезапного изменения площади. Блок умножает коэффициент потерь, вычисленный из полуэмпирического выражения, на этот коэффициент. Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра спецификации коэффициента потерь установлено значение Semi-empirical formulation.

`Reynolds number vector` - Вектор чисел Рейнольдса для табличной параметризации
`[10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000]` (по умолчанию) | вектор 1 на n

Вектор чисел Рейнольдса для табличной параметризации коэффициентов потерь. Для этих чисел Рейнольдса задаются параметры Вектор коэффициента потерь сжатия и Вектор коэффициентов потерь расширения.

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра спецификации коэффициента потерь установлено значение Tabulated data — Loss coefficient vs. Reynolds number.

`Contraction loss coefficient vector` - Вектор коэффициентов потерь для табличной параметризации
`[4, 2.7, 1.8, 1.46, 1.3, .9, .65, .42, .3, .2]` (по умолчанию) | вектор 1 на n

Вектор коэффициентов потерь для части сжатия изменения площади. Задайте коэффициенты потерь в числах Рейнольдса в параметре вектора чисел Рейнольдса. Блок использует векторы числа Рейнольдса и коэффициента потерь для построения таблицы поиска 1-D.

`Expansion loss coefficient vector` - Вектор коэффициентов потерь для табличной параметризации
`[4, 2.3, 1.65, 1.35, 1.15, .9, .75, .65, .9, .65]` (по умолчанию) | вектор 1 на n

Вектор коэффициентов потерь для части расширения области изменяется. Задайте коэффициенты потерь в числах Рейнольдса в параметре вектора чисел Рейнольдса. Блок использует векторы числа Рейнольдса и коэффициента потерь для построения таблицы поиска 1-D.

Документация

Внезапное изменение зоны (TL)

Описание

Массовый баланс

Баланс импульса

Энергетический баланс

Переменные

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

`A` - Вход секции
термическая жидкость

`B` - Вход секции
термическая жидкость

Параметры

`Local loss parameterization` - Метод расчета потерь потока
`Semi-empirical` (по умолчанию) | `Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number`

`Cross-sectional area at port A` - Площадь входа на А
`0.02` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

`Cross-sectional area at port B` - Площадь входа в точке B
`0.01` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

`Characteristic longitudinal length` - Длина характеристики сечения
`0.1` m (по умолчанию) | положительный скаляр

`Critical Reynolds number` - Переходное число Рейнольдса, связанное с наименьшей площадью в сечении
`10` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Contraction correction factor` - Коэффициент масштабирования коэффициента потерь
`1` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Expansion correction factor` - Коэффициент масштабирования коэффициента потерь
`1` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Reynolds number vector` - Вектор чисел Рейнольдса для табличной параметризации
`[10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000]` (по умолчанию) | вектор 1 на n

`Contraction loss coefficient vector` - Вектор коэффициентов потерь для табличной параметризации
`[4, 2.7, 1.8, 1.46, 1.3, .9, .65, .42, .3, .2]` (по умолчанию) | вектор 1 на n

`Expansion loss coefficient vector` - Вектор коэффициентов потерь для табличной параметризации
`[4, 2.3, 1.65, 1.35, 1.15, .9, .75, .65, .9, .65]` (по умолчанию) | вектор 1 на n

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Документация по жидкостям Simscape

Поддержка

Документация

Внезапное изменение зоны (TL)

Описание

Массовый баланс

Баланс импульса

Энергетический баланс

Переменные

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

A - Вход секции термическая жидкость

B - Вход секции термическая жидкость

Параметры

Local loss parameterization - Метод расчета потерь потока Semi-empirical (по умолчанию) | Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number

Cross-sectional area at port A - Площадь входа на А 0.02 m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Cross-sectional area at port B - Площадь входа в точке B 0.01 m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Characteristic longitudinal length - Длина характеристики сечения 0.1 m (по умолчанию) | положительный скаляр

Critical Reynolds number - Переходное число Рейнольдса, связанное с наименьшей площадью в сечении 10 (по умолчанию) | положительный скаляр

Contraction correction factor - Коэффициент масштабирования коэффициента потерь 1 (по умолчанию) | положительный скаляр

Expansion correction factor - Коэффициент масштабирования коэффициента потерь 1 (по умолчанию) | положительный скаляр

Reynolds number vector - Вектор чисел Рейнольдса для табличной параметризации [10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000] (по умолчанию) | вектор 1 на n

Contraction loss coefficient vector - Вектор коэффициентов потерь для табличной параметризации [4, 2.7, 1.8, 1.46, 1.3, .9, .65, .42, .3, .2] (по умолчанию) | вектор 1 на n

Expansion loss coefficient vector - Вектор коэффициентов потерь для табличной параметризации [4, 2.3, 1.65, 1.35, 1.15, .9, .75, .65, .9, .65] (по умолчанию) | вектор 1 на n

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Документация по жидкостям Simscape

Поддержка

`A` - Вход секции
термическая жидкость

`B` - Вход секции
термическая жидкость

`Local loss parameterization` - Метод расчета потерь потока
`Semi-empirical` (по умолчанию) | `Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number`

`Cross-sectional area at port A` - Площадь входа на А
`0.02` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

`Cross-sectional area at port B` - Площадь входа в точке B
`0.01` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

`Characteristic longitudinal length` - Длина характеристики сечения
`0.1` m (по умолчанию) | положительный скаляр

`Critical Reynolds number` - Переходное число Рейнольдса, связанное с наименьшей площадью в сечении
`10` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Contraction correction factor` - Коэффициент масштабирования коэффициента потерь
`1` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Expansion correction factor` - Коэффициент масштабирования коэффициента потерь
`1` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Reynolds number vector` - Вектор чисел Рейнольдса для табличной параметризации
`[10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000]` (по умолчанию) | вектор 1 на n

`Contraction loss coefficient vector` - Вектор коэффициентов потерь для табличной параметризации
`[4, 2.7, 1.8, 1.46, 1.3, .9, .65, .42, .3, .2]` (по умолчанию) | вектор 1 на n

`Expansion loss coefficient vector` - Вектор коэффициентов потерь для табличной параметризации
`[4, 2.3, 1.65, 1.35, 1.15, .9, .75, .65, .9, .65]` (по умолчанию) | вектор 1 на n

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™