Hydraulic Pipe LP with Variable Elevation

Гидравлический трубопровод с сопротивлением, сжимаемостью жидкости и переменными свойствами по повышению

Библиотека

Блоки низкого давления

  • Hydraulic Pipe LP with Variable Elevation block

Описание

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

el_M=el_A+el_B2

где

el_MПовышение средней точки трубопровода
el_A, el_BПовышения 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 p=pA−pB.

Основные допущения и ограничения

  • Поток принимается непрерывным по длине трубопровода.

  • Инерция жидкости не учитывается.

  • Трубное повышение распределено равномерно по длине трубопровода.

Параметры

Вкладка « Основные параметры»

Pipe cross section type

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.

Pipe internal diameter

Внутренний диаметр по каналу. Параметр используется, если Pipe cross section type установлено на Circular. Значение по умолчанию 0.01 м.

Noncircular pipe cross-sectional area

Площадь поперечного сечения по каналу. Параметр используется, если Pipe cross section type установлено на Noncircular. Значение по умолчанию 1e-4 м ^ 2.

Noncircular pipe hydraulic diameter

Гидравлический диаметр сечения канала. Параметр используется, если Pipe cross section type установлено на Noncircular. Значение по умолчанию 0.0112 м.

Geometrical shape factor

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.

Pipe length

Геометрическая длина трубопровода. Значение по умолчанию 5 м.

Aggregate equivalent length of local resistances

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.

Internal surface roughness height

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.

Laminar flow upper Reynolds number limit

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.

Turbulent flow lower Reynolds number limit

Задает число Рейнольдса, при котором турбулентный режим течения принимается полностью развитым. Математически это минимальное число Рейнольдса при турбулентном потоке. Значение по умолчанию 4000.

Gravitational acceleration

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.

Initial pressure

Абсолютное давление в трубопроводе в начальный момент времени. Значение по умолчанию 0 Па.

Вкладка Пограничный Слой

Pipe wall type

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.

Static pressure-diameter coefficient

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.

Viscoelastic process time constant

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.

Specific heat ratio

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.

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 трубопровода.

B

Гидравлический порт сопоставлен с выходным отверстием трубопровода.

el_A

Входной порт физического сигнала, который управляет трубопроводом повышения в порту А.

el_B

Входной порт физического сигнала, который управляет трубопроводом повышения в порту B.

Примеры

Пример использования этого блока см. в примере «Система подачи топлива для самолетов с тремя баками».

Ссылки

[1] Белый, F.M., Вязкий Поток Жидкости, Макгроу-Хилл, 1991

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

.

См. также

| | | | | | |

Введенный в R2010a

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте