Вентилятор в газовой сети
Simscape/Жидкости/Газ/Турбомашина
Блок Fan (G) моделирует ротор, установленный на валу привода в газовой сети. Нормальная операция происходит, когда газ течет из порта A в B. Порт R сопоставлен с валом вентилятора, а порт C связан с корпусом вентилятора. Скорость вращения вала сообщается относительно порта C.
Можно задать ориентацию вращения вентилятора, который генерирует поток от порта A к порту B в параметре Mechanical orientation. Вращение счетчика вентиляторов к этому значению не будет генерировать поток.
Когда Fan specification установлено на 1D tabulated data - static pressure and total efficiency table vs. flow rate
статический перепад давления линейно интерполирован из Volumetric flow rate vector на основе опорного объемного расхода, qref, который является функцией Reference shaft speed, ωref. Статический перепад давления вычисляется как:
где:
ρref - это Reference density, связанная с табличными данными измерениями.
ω - скорость вала ротора, ωR - ωC.
ρin - плотность газа на входе.
Δpref является Static pressure rise vector, которая зависит от ссылки Volumetric flow rate vector, qref:
Общий КПД интерполируется из Total efficiency vector на основе ссылки объемных скоростей потока жидкости:
Когда Fan specification установлено на 2D tabulated data - static pressure and total efficiency vs. angular speed and flow rate
статический перепад давления линейно интерполирован из Static pressure rise table, Dp(omega,q), как функция объемных скоростей потока жидкости, q и Shaft speed vector, omega, ω. Статический перепад давления вычисляется как:
где Flow rate vector, q, q, вычисляется как
Общая эффективность вентилятора линейно интерполируется из Total efficiency table, Eta(omega,q) на основе объемной скорости потока жидкости и угловой скорости вала:
Когда Fan specification установлено на 2D tabulated data - flow rate and total efficiency vs. angular speed and static pressure
, объемный расход линейно интерполирован от Flow rate table, q(omega,Dp), как функция скорости вала, ω, и ссылка Static pressure rise vector, Dp, Δpref. Массовый расход жидкости вычисляется как:
где ссылка рост статического давления вычисляется как:
и где Δp - статический перепад давления над вентилятором, pB- pA.
Общий КПД интерполируется из Total efficiency table, Eta(omega,Dp) на основе скорости вала и эталонного статического перепада давления:
Когда рабочая область на карте вентилятора не прямоугольная, можно параметризовать эффективность вентилятора по отношению рабочего к максимальному повышению давления на вентиляторе. Когда Fan specification установлено на 2D tabulated data - flow rate and total efficiency vs. angular speed and static pressure ratio
объемный расход линейно интерполируется из Flow rate table, q(omega,Dp/DpMax) как функция от Shaft speed vector omega, ω и Static pressure rise ratio vector, Dp/DpMax, .
Массовый расход жидкости вычисляется как:
где:
Δpmax - максимальный перепад давления на вентиляторе при заданной скорости вала или Maximum pressure rise vector. Это зависит от Shaft speed vector for maximum pressure rise vector, ωmax.
- Static pressure rise ratio vector, Dp/DpMax, где Δpref - перепад давления на вентиляторе, скорректированный на плотность:
Общая эффективность вентилятора линейно интерполируется из Total efficiency table, Eta(omega,Dp/DpMax) на основе угловой скорости вала и отношения давления:
Крутящий момент вычисляется из общего КПД вентилятора, ηT:
где ηT - отношение работы жидкости к механической работе,
Обратите внимание, что это изентропное определение, и сетевой газ принимается идеальным.
Работа жидкости вычисляется из изменения энтальпии над вентилятором:
где:
hT,B - полная энтальпия в порту B или сумма энтальпии при B из-за повышения статического давления и энтальпии из-за движущейся жидкости:
где vB - скорость газа в порту B.
hT,A - общая энтальпия в порте A,
где vA - скорость газа в порту A.
Чтобы сохранить сходимость моделирования во время обращения потока, к плотности жидкости и скорости вала прикладывается численное сглаживание, когда угловая скорость вала падает ниже заданного значения.
Когда скорость вала падает ниже Shaft speed threshold for flow reversal, плотность газа вычисляется как смесь плотности в обоих портах:
где:
ρA - плотность при A порта.
ρB - плотность при B порта.
α является коэффициентом сглаживания:
где Th - пороговый массовый расход жидкости:
где:
ωTh является Shaft speed threshold for flow reversal.
ε является Mechanical orientation, которая +1
если установлено значение Positive
и -1
если установлено значение Negative
.
Fω является частью Shaft speed threshold for flow reversal значения, при котором вычисляется плотность газа.
Когда вычисленная скорость вала падает ниже Shaft speed threshold for flow reversal, угловая скорость вала сглаживается. Если вычисленная скорость вала падает ниже 0
Вместо этого применяется значение Shaft speed threshold for flow reversal ωTh:
где λ, сглаживающая функция, является кубическим полиномом:
Масса сохраняется через вентилятор:
где:
A - массовый расход жидкости на входе в порт A.
B - выходной массовый расход жидкости порта B.
Энергетический баланс над блоком:
где:
ϕA - энергетическая скорость потока жидкости в порту A.
ϕB - энергетическая скорость потока жидкости в порту B.
W F является степенью жидкости .
Вентилятор принят квазистационарным.
Эффективность вентилятора моделируется с точки зрения статического повышения давления, а не общего давления вентилятора.
Сетевой газ принят идеальным.