Гидравлический трубопровод с сопротивлением, сжимаемостью жидкости и переменными свойствами по повышению
Блоки низкого давления
Блок Hydraulic Pipe LP with Variable Elevation моделирует гидравлические трубопроводы с круглым и некруглым сечениями. Блок учитывает потери на трение по длине трубопровода и сжимаемость жидкости. Блок не учитывает инерцию жидкости и не может использоваться для прогнозирования таких эффектов, как водяной молоток или изменения давления, вызванные ускорением жидкости. Используйте этот блок для моделирования систем низкого давления, в которых концы трубопровода изменяют свои положения относительно базовой плоскости. Повышения обеспечиваются через соответствующие входы физического сигнала.
Модель является структурной моделью, и ее принципиальная схема показана ниже.
Блоки Resistive Pipe LP with Variable Elevation учитывают потери на трение, в то время как блок Constant Volume Hydraulic Chamber - сжимаемость жидкости. Чтобы уменьшить сложность модели, можно использовать этот блок для моделирования не только самого трубопровода, но и комбинации трубопроводов и локальных сопротивлений, таких как изгибы , арматура, входное и выходное отверстия, соединенные с трубой. Необходимо преобразовать сопротивления в эквивалентные им длины, а затем суммировать все сопротивления, чтобы получить совокупную длину. Затем прибавьте эту длину к геометрической длине трубопровода. При помощи параметров блоков можно задать модель для анализа труб с жесткими или податливыми стенками, включая симуляцию гидравлических шлангов с упругими и вязкоупругими свойствами.
Различие повышений портов А и B распределено равномерно между сегментами трубопровода. Таким образом, повышение средней точки трубопровода вычисляется как
где
| el_M | Повышение средней точки трубопровода |
| el_A, el_B | Повышения концов трубопровода A и B, 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 потеря давления определяется как .
Поток принимается непрерывным по длине трубопровода.
Инерция жидкости не учитывается.
Трубное повышение распределено равномерно по длине трубопровода.
Тип сечения канала: Circular или Noncircular. Для круглого сечения задается ее внутренний диаметр. Для некруглого сечения задайте его гидравлический диаметр и площадь поперечного сечения по каналу. Значение по умолчанию параметра Circular.
Внутренний диаметр по каналу. Параметр используется, если Pipe cross section type установлено на Circular. Значение по умолчанию 0.01 м.
Площадь поперечного сечения по каналу. Параметр используется, если Pipe cross section type установлено на Noncircular. Значение по умолчанию 1e-4 м ^ 2.
Гидравлический диаметр сечения канала. Параметр используется, если Pipe cross section type установлено на Noncircular. Значение по умолчанию 0.0112 м.
Используется для вычисления коэффициента трения при ламинарном течении. Форма сечения канала определяет значение. Для трубопровода с некруглым сечением установите коэффициент в соответствующее значение, например, 56 для квадрата, 96 для концентрического кольца, 62 для прямоугольника (2:1) и так далее. Значение по умолчанию 64, что соответствует трубе круглого сечения.
Геометрическая длина трубопровода. Значение по умолчанию 5 м.
Этот параметр представляет общую эквивалентную длину всех локальных сопротивлений, сопоставленных с трубопроводом. Можно учесть падения давления, вызванные локальными сопротивлениями, такими как повороты, подборы кривой, якорь, потери входного отверстия/выхода и так далее, добавив к геометрической длине трубопровода совокупную эквивалентную длину всех локальных сопротивлений. Эта длина добавляется к геометрической длине трубопровода только для расчета гидравлического сопротивления. Объем жидкости зависит только от геометрической длины трубопровода. Значение по умолчанию 1 м.
Размер шероховатости на внутренней поверхности трубопровода. Параметр обычно предоставляется в таблицах данных или каталогах производителей. Значение по умолчанию 1.5e-5 м, что соответствует цельнотянутой трубе.
Задает число Рейнольдса, при котором ламинарный режим течения жидкости начинает преобразовываться в турбулентный. Математически это максимальное значение числа Рейнольдса при полностью развитом ламинарном течении. Значение по умолчанию 2000.
Задает число Рейнольдса, при котором турбулентный режим течения принимается полностью развитым. Математически это минимальное число Рейнольдса при турбулентном потоке. Значение по умолчанию 4000.
Значение ускорения свободного падения (g). Блок использует этот параметр, чтобы вычислить временные изменения давления из-за временных разниц в вертикальном положении. Значение по умолчанию 9.80655 м/с ^ 2.
Абсолютное давление в трубопроводе в начальный момент времени. Значение по умолчанию 0 Па.
Параметр доступен только для круглых сечений и может иметь одно из двух значений: Rigid или Flexible. Если для параметра задано значение RigidПограничное течение не учитывается, что может улучшить вычислительную эффективность. Значение Flexible рекомендуется для шлангов и металлических каналов, где пограничное течение может повлиять на поведение системы. Значение по умолчанию Rigid.
Коэффициент, который устанавливает зависимость между давлением и внутренним диаметром в установленных условиях. Этот коэффициент может быть определен аналитически для цилиндрических металлических каналов или экспериментально для шлангов. Параметр используется, если для параметра Pipe wall type задано значение Flexible. Значение по умолчанию 2e-12 м/Па.
Временная константа в передаточной функции, которая связывает внутренний диаметр по каналу с изменениями давления. При помощи этого параметра моделируемый упругий или вязкоупругий процесс аппроксимируется с задержкой первого порядка. Значение определяется экспериментально или предоставляется производителем. Параметр используется, если для параметра Pipe wall type задано значение Flexible. Значение по умолчанию 0.01 с.
Коэффициент удельной теплоемкости для Блок Гидроемкости Постоянного Объема. Значение по умолчанию 1.4. Если для Pipe cross section type задано значение Noncircular, тогда это единственный параметр на Вкладку Пограничный Слой.
Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:
Fluid density
Fluid kinematic viscosity
Используйте блок Hydraulic Fluid или блок Custom Hydraulic Fluid, чтобы задать свойства жидкости.
Блок имеет следующие порты:
AГидравлический порт сопоставлен с входным отверстием трубопровода.
BГидравлический порт сопоставлен с выходным отверстием трубопровода.
el_AВходной порт физического сигнала, который управляет трубопроводом повышения в порту А.
el_BВходной порт физического сигнала, который управляет трубопроводом повышения в порту B.
Пример использования этого блока см. в примере «Система подачи топлива для самолетов с тремя баками».
[1] Белый, F.M., Вязкий Поток Жидкости, Макгроу-Хилл, 1991
Hydraulic Pipe LP | Hydraulic Pipeline | Hydraulic Resistive Tube | Linear Hydraulic Resistance | Resistive Pipe LP | Resistive Pipe LP with Variable Elevation | Segmented Pipe LP | Segmented Pipeline