Физические свойства изотермической жидкости
Библиотека Simscape/Foundation/Изотермическая жидкость/Утилиты
Блок изотермических свойств жидкости (IL) определяет свойства жидкости, которые действуют как глобальные параметры для всех блоков, соединенных с цепью. По умолчанию используется вода.
Каждый топологически различимый контур изотермической жидкости на диаграмме может иметь подключенный к нему блок свойств изотермической жидкости (IL). Если к цепи не присоединен блок свойств изотермической жидкости (IL), блоки в этой схеме используют свойства, соответствующие значениям параметров блока свойств изотермической жидкости (IL) по умолчанию.
Блок изотермических свойств жидкости (IL) предоставляет выбор вариантов моделирования:
Модуль объема смеси: постоянная или линейная функция давления
Захваченный воздух: ноль, константа или линейная функция давления
Уравнения, используемые для вычисления различных свойств жидкости, зависят от выбранной изотермической модели жидкости. Дополнительные сведения см. в разделе Опции изотермического моделирования жидкости.
Захваченный воздух представляет собой относительное количество нерастворенного газа, захваченного в жидкости. Жидкость с нулевым увлеченным воздухом идеальна, то есть представляет собой чистую жидкость.
В своей конфигурации по умолчанию блок изотермических свойств жидкости (IL) моделирует идеальную жидкость с постоянным модулем объема:
Изотермическая модель модуля объема Constant
Модель захваченного воздуха Constant
Объемное отношение захваченного воздуха к жидкости при атмосферном давлении составляет 0
В этой модели предполагается, что объемный модуль жидкости является постоянным, и поэтому плотность жидкости увеличивается экспоненциально с давлением жидкости:
где:
βL - объемный модуль жидкости.
δL - плотность жидкости.
ρL0 - плотность жидкости при эталонном давлении.
p - давление жидкости.
p0 - опорное давление. По умолчанию блок принимает опорное давление за атмосферное, 0.101325 MPa, но можно указать другое значение.
В системах, в которых давление жидкости может изменяться в широком диапазоне, и предположение о постоянном модуле объемного давления больше не является допустимым, можно использовать параметр модели изотермического модуля объемного давления, чтобы определить модуль объемного давления жидкости как линейную функцию давления:
− p0),
где:
βL0 - объемный модуль жидкости при эталонном давлении.
Kβp - коэффициент пропорциональности между объемным модулем и повышением давления.
Если давление жидкости уменьшается ниже опорного давления p0, значение модуля объемной жидкости в предыдущем уравнении может стать отрицательным, что является нефизическим. Для обеспечения того, чтобы модуль объема жидкости всегда оставался положительным, используйте параметр Минимальное допустимое давление, чтобы указать минимальное допустимое давление, pmin:
βL0Kβp.
Если давление жидкости падает ниже значения параметра Минимальное допустимое давление (Minimum valid pressure parameter), моделирование выдает ошибку.
На практике рабочая жидкость представляет собой смесь жидкости и небольшого количества захваченного воздуха. Чтобы смоделировать этот тип жидкости, задайте ненулевое значение для параметра Объемное отношение увлеченного воздуха к жидкости при атмосферном давлении, но сохраните модель увлеченного воздуха как Constant.
Плотность смеси при заданном давлении определяют как общую массу жидкости и увлеченного воздуха по общему объему жидкости и увлеченного воздуха при этом давлении. Хотя общая масса смеси сохраняется при изменении давления, объем смеси не остается постоянным. Захваченный воздух задается объемной долей:
где:
α0 - объемное отношение воздуха к жидкости при эталонном (атмосферном) давлении.
Vg0 - объем воздуха при эталонном давлении.
VL0 - чистый объем жидкости при эталонном давлении.
Предполагается, что захваченный воздух следует идеальному газовому закону. Сжатие или расширение воздуха в жидкости представляет собой политропный процесс, в котором давление воздуха и давление жидкости идентичны:
1/n,
где:
Vg - объем воздуха.
n - воздушный политропический индекс.
Чтобы смоделировать эффекты растворения воздуха в жидкости, задайте для параметра Модель захваченного воздуха значение Linear function of pressure.
Процесс растворения воздуха в жидкости описывается законом Генри. При давлениях, меньших или равных эталонному давлению, p0 (которое предполагается равным атмосферному давлению) весь воздух считается захваченным. При давлениях, равных или превышающих давление pc, весь захваченный воздух растворяется в жидкости. При давлениях между p0 и pc объемная доля увлеченного воздуха, которая не теряется при растворении, λ (p), является линейной функцией давления и аппроксимируется полиномиальной функцией третьего порядка для плавного соединения значений плотности и объемного модуля между тремя областями давления :
− p0) 3), p0 < p < pc.
Блок обеспечивает возможность построения графика заданных свойств жидкости (плотность и изотермический модуль объема) в зависимости от давления. Печать свойств позволяет визуализировать данные перед моделированием модели.
Для печати данных щелкните правой кнопкой мыши блок «Свойства изотермической жидкости» (IL) в модели и в контекстном меню выберите «Библиотека фундаментов» > «Свойства среды печати». Используйте раскрывающийся список, расположенный в верхней части графика, для выбора визуализируемого свойства жидкости. Нажмите кнопку «Перезагрузить» для регенерации графика после обновления параметров блока.
График свойств изотермической жидкости
