Fixed Orifice with Fluid Inertia

Фиксированное гидравлическое отверстие с учетом инерции потока

Библиотека

Отверстия

Описание

Блок Fixed Orifice with Fluid Inertia моделирует гидравлическое фиксированное отверстие и учитывает инерцию жидкости в дополнение к статическому падению давления.

Инерция жидкости играет заметную роль в отверстиях с большим отношением длины отверстия к гидравлическому диаметру отверстия (L/ D _H) и в коротких отверстиях с острыми краями, когда скорость изменения скорости потока жидкости (ускорение жидкости) относительно велика.

Отверстие основано на следующих уравнениях:

$q = C_{D} \cdot A \sqrt{\frac{2}{ρ}} \cdot \frac{p_{r}}{{(p_{r}^{2} + p_{c r}^{2})}^{1 / 4}}$

$p = p_{i n} + p_{r}$

$p_{i n} = ρ \frac{L}{A} \frac{d q}{d t}$

где

q	Объемные скорости потока жидкости
p	Общий перепад давления
p _в	Инерционный перепад давления
p r	Сопротивление падения давления
C D	Коэффициент расхода потока
A	Площадь канала отверстия
L	Длина отверстия
ρ	Плотность жидкости
p _cr	Минимальное давление турбулентного течения

Минимальное давление для турбулентного потока, p _cr, вычисляется согласно определенному методу перехода из ламинарного режима течения:

По отношению давления - переход от ламинарного к турбулентному режиму определяется следующими уравнениями:

p _cr = (_{p avg} + _p atm) (1 _- B лам)

p _avg = (_p A + p B )/2

где

p _avg	Среднее давление между клеммами блоков
p _атм	Атмосферное давление, 101325 Па
B _лам	Отношение давления на переходном режиме между ламинарным и турбулентным режимами (Laminar flow pressure ratio значение параметров)

По числу Рейнольдса - переход от ламинарного к турбулентному режиму определяется следующими уравнениями:

$p_{c r} = \frac{ρ}{2} {(\frac{{Re}_{c r} \cdot ν}{C_{D} \cdot D_{H}})}^{2}$

$D_{H} = \sqrt{\frac{4 A}{π}}$

где

D H	Гидравлический диаметр отверстия
ν	Кинематическая вязкость жидкости
Re _cr	Критическое число Рейнольдса (Critical Reynolds number значение параметров)

Связи A и B - гидравлические порты, сопоставленные с входным и выходным отверстиями отверстия, соответственно. Блок имеет положительное направление от порта А до порта B. Это означает, что скорость потока жидкости положительная, если она течет от A до B, и перепад давления определяется как $Δ p = p_{A} - p_{B},$ .

Параметры

Orifice area

Площадь поперечного сечения отверстия. Значение по умолчанию 1e-4 м ^ 2.

Orifice length

Общая длина отверстия. Как правило, увеличьте геометрическую длину отверстия до 2· 0,8· D H (где D _H - гидравлический диаметр отверстия), чтобы учесть добавленные объемы жидкости по обеим сторонам отверстия. Значение по умолчанию 0.01 м.

Flow discharge coefficient

Полуэмпирический параметр для емкостной характеристики отверстия. Коэффициент влияет на сопротивление падения давления в отверстии. Значение по умолчанию 0.6.

Laminar transition specification

Выберите для блока режим перехода между ламинарным и турбулентным течениями:

Pressure ratio - Переход от ламинарного к турбулентному режиму плавен и зависит от значения параметра Laminar flow pressure ratio. Этот метод обеспечивает лучшую сходимость моделирования.
Reynolds number - переход от ламинарного к турбулентному режиму происходит, когда число Рейнольдса достигает значения, заданного параметром Critical Reynolds number.

Laminar flow pressure ratio

Отношение давления, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами. Значение по умолчанию 0.999. Этот параметр видим, только если параметр Laminar transition specification установлен в Pressure ratio.

Critical Reynolds number

Максимальное значение числа Рейнольдса для ламинарного течения. Значение параметра зависит от геометрического профиля отверстия. Вы можете найти рекомендации для определения значения этого параметра в учебниках гидравлики. Значение по умолчанию 10. Этот параметр видим, только если параметр Laminar transition specification установлен в Reynolds number.

Initial flow rate

Скорость потока жидкости через отверстие в начале симуляции. Этот параметр задает начальное условие для использования при вычислении состояния блока в начале запуска симуляции. Для получения дополнительной информации см. «Расчет начальных условий». Значение по умолчанию 0.

Глобальные параметры

Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:

Fluid density
Fluid kinematic viscosity

Используйте блок Hydraulic Fluid или блок Custom Hydraulic Fluid, чтобы задать свойства жидкости.

Порты

Блок имеет следующие порты:

A: Гидравлический порт сопоставлен с входным отверстием отверстия.
B: Гидравлический порт сопоставлен с выходным отверстием отверстия.

Документация

Fixed Orifice with Fluid Inertia

Библиотека

Описание

Параметры

Глобальные параметры

Порты

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка