Гидравлический трубопровод, учитывающий только потери на трение
Гидравлические элементы
Блок гидравлических резистивных труб моделирует гидравлические трубопроводы с круговым и некруглым поперечным сечением и учитывает только резистивные свойства. Другими словами, блок разработан с основным предположением о установившихся условиях импульса текучей среды. Ни сжимаемость жидкости, ни инерция жидкости не рассматриваются в модели, что означает, что такие особенности, как водяной молоток, не могут быть исследованы. При необходимости можно добавить сжимаемость жидкости, инерцию жидкости и другие эффекты к модели, используя другие блоки, таким образом создавая более полную модель.
Конечные эффекты также не учитываются, предполагая, что поток полностью развит по всей длине трубы. Для учета локальных сопротивлений, таких как изгибы, фитинги, потери на входе и выходе и т.д., все сопротивления преобразуются в эквивалентные длины, а затем общая длина всех сопротивлений добавляется 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:
DHρ2A2q⋅|q|
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 |
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.
Чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для переменных блока перед моделированием, используйте вкладку «Переменные» в диалоговом окне блока (или раздел «Переменные» в Инспекторе свойств блока). Дополнительные сведения см. в разделе Установка приоритета и начальной цели для переменных блока.
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 круглой трубы задается ее внутренний диаметр. Для некруглой трубы задается ее гидравлический диаметр и площадь поперечного сечения. Значение параметра по умолчанию: Circular.
Внутренний диаметр трубы. Параметр используется, если для параметра Тип сечения трубы задано значение Circular. Значение по умолчанию: 0.01 м.
Площадь поперечного сечения трубы. Параметр используется, если для параметра Тип сечения трубы задано значение Noncircular. Значение по умолчанию: 1e-4 м ^ 2.
Гидравлический диаметр поперечного сечения трубы. Параметр используется, если для параметра Тип сечения трубы задано значение Noncircular. Значение по умолчанию: 0.0112 м.
Используется для вычисления коэффициента трения при ламинарном потоке. Форма поперечного сечения трубы определяет значение. 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 трубке с круглым поперечным сечением.
Геометрическая длина трубы. Значение по умолчанию: 5 м.
Этот параметр представляет общую эквивалентную длину всех локальных сопротивлений, связанных с трубкой. 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.
Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:
Плотность жидкости
Кинематическая вязкость жидкости
Для задания свойств жидкости используйте блок «Гидравлическая жидкость» (Simscape Fluids) или блок «Пользовательская гидравлическая жидкость».
Блок имеет следующие порты:
AПорт гидравлической экономии, связанный с входом в трубу.
BПорт гидравлической экономии, связанный с выходом трубы.
[1] Белый, F.M., поток вязкой жидкости, McGraw-Hill, 1991