Бак под давлением с переменным объемом газа и термической жидкости
Интерфейсы сети Simscape/Fluids/Fluid Network/Резервуары и аккумуляторы

Блок Tank (G-TL) моделирует накопление массы и энергии в камере с отдельными объемами газа и термической жидкости. Общий объем жидкости является фиксированным, но отдельные объемы газа и термической жидкости могут свободно изменяться. Два газовых канала обеспечивают поток газа, а переменное количество каналов для термической жидкости в диапазоне от одного до трех - поток термической жидкости. Отверстия для термической жидкости могут находиться на разных высотах.
Входы и входы резервуаров (y)

Резервуар находится под давлением, но давление не фиксировано. Она изменяется во время моделирования с давлением в объеме газа. Он повышается, когда давление объема газа повышается, и падает, когда давление объема газа падает. Предполагается, что объем термической жидкости находится в равновесии с объемом газа, и поэтому его давление равно давлению газа.
Объемы текучей среды могут обмениваться энергией с другими компонентами текучей среды и с окружающей средой, но не друг с другом. Объемы жидкости ведут себя так, как если бы они были изолированы друг от друга изолированной мембраной. Обмен энергией с другими компонентами происходит через газовые или тепловые жидкостные порты, в то время как обмен с окружающей средой происходит, строго в виде тепла, через тепловые порты.
Этот блок используется для моделирования таких компонентов, как дренажные резервуары, в которых вода, сконденсированная из системы сжатого газа, улавливается на дне под действием силы тяжести и выбрасывается через сливное отверстие. Следует, однако, отметить, что ни газовые, ни тепловые жидкие домены не улавливают эффекты фазового изменения и, следовательно, этот блок не может улавливать эффекты конденсации.
Количество тепловых отверстий для жидкости зависит от активного варианта блока. Чтобы просмотреть или изменить активный вариант, щелкните правой кнопкой мыши блок и выберите «Simscape» > «Варианты блоков». One inlet вариант обнажает тепловое жидкостное отверстие A2, Two inlets вариант добавляет B2 порта, и Three inlets вариант добавляет C2 порта.
Общий объем резервуара равен сумме объемов газа и термической жидкости, которые он содержит:
VG,
где V - объем, а T, L и G - общий объем, жидкость и газ. Поскольку общий объем является фиксированным, временная скорость изменения объема газа должна быть обратной скорости, измеренной для объема термической жидкости:
Временную скорость изменения объема термической жидкости рассчитывают путем дифференцирования выражения:
αLVL,
где М - масса, а,, («» T «») - плотность. Дифференциация дает массовый расход в объем термической жидкости:
Временная скорость изменения плотности термической жидкости составляет:
где:
β - изотермический объемный модуль.
ɑ - коэффициент изобарического теплового расширения.
p - давление жидкости.
T - температура жидкости.
Члены перегруппировки дают скорость изменения объема термической жидкости и, за счет расширения, объема газа:
−M˙LρL
Скорость накопления массы в каждом объеме текучей среды равна чистой скорости массового потока в этот объем текучей среды. В объеме термической жидкости:
где ML - скорость накопления массы в объеме термической жидкости, а - индивидуальные массовые скорости потока в этот объем через отверстия термической жидкости (A2, B2 и C2 в случае Three inlets вариант). Скорость накопления массы содержит вклад от изменения давления, температуры и объема:
+V˙LρL,
где давление объема термической жидкости по определению равно давлению объема газа, и поэтому уравнение записывается в терминах давления газа. В объеме газа:
где MG - скорость накопления массы в объеме газа, а - индивидуальные массовые скорости потока в этот объем через газовые каналы (A2 и В2). Как и в случае объема термической жидкости, скорость накопления массы содержит вклад изменения давления, температуры и объема:
где производные давления и температуры зависят от типа газа, указанного в блоке Gas Properties (G). Производные определяются в разделе уравнений страницы ссылок блока трансляционного механического преобразователя (G). Замена VG выражением, ранее полученным для этой переменной, и объединение двух выражений для MG:
B1m˙i.
Перегруппировка терминов дает конечное выражение для массового баланса в объеме газа:
C2m˙i,
где заменено суммированием массовых расходов в объем термической жидкости.
Скорость накопления энергии в каждом объеме текучей среды представляет собой сумму скоростей потока энергии через впускные отверстия текучей среды, скорости потока тепла через соответствующий тепловой порт и скорости потока энергии, обусловленной изменениями объема. Для объема газа:
C2m˙i,
где:
U - общая энергия объема текучей среды.
h - энтальпия жидкости.
Q - расход тепла через тепловое отверстие.
i - скорости потока энергии через впускные отверстия для текучей среды.
Как и ранее, производные давления и температуры зависят от типа газа, указанного в блоке Gas Properties (G). Определения этих блоков см. в разделе «Уравнения» на странице ссылок блока «Translational Mechanical Converter (G)». Для объема термической жидкости:
C2m˙i,
где производная давления:
TLαLVL,
и производная температуры представляет собой:
LαLVL,
в котором cp - изобарная удельная теплота термической жидкости внутри резервуара.
Сопротивление потоку вследствие трения или других причин игнорируется в обоих объемах жидкости. Влияние подъема на давление на входе также игнорируется, но только со стороны газа. Таким образом, давления на входе газа равны друг другу и внутреннему давлению объема газа:
pG.
Каждое из давлений на входе термической жидкости зависит от глубины входа. Внутреннее давление объема термической жидкости равно давлению объема газа (pL = pG). Включая динамические давления (pi, dyn) на входе:
(y − yi) g,
где y - высота поверхности термической жидкости, yi - высота входа термической жидкости, g - гравитационная постоянная. Термин (y-yi) дает глубину входа термической жидкости относительно границы газ-термическая жидкость. Динамическое давление на каждом входе термической жидкости зависит от направления потока на этом входе:
m˙i≥0