Orifice (2P)

Отверстие Константи- или переменной площади в двухфазной гидросистеме

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Двухфазная Жидкость/Клапаны и Отверстия

Описание

Блок Отверстие (2P) моделирует падение давления из-за постоянного или переменного отверстия в двухфазной гидросистеме. Отверстие может быть постоянным или переменным. Когда Orifice type установлено на Variableфизический сигнал в порте S устанавливает положение поршня управления, который открывается и закрывает отверстие.

Свойства жидкости внутри клапана вычисляются из условий входного отверстия. Между жидкостью и окружением нет теплообмена, и, следовательно, изменение фазы внутри отверстия происходит только из-за перепада давления или распространенного изменения фазы из другой части модели.

Ряд параметров блоков основаны на номинальных условиях работы, которые соответствуют номинальной эффективности отверстия, такой как спецификация на таблице данных производителя.

Постоянная площадь

Когда вы задаете Orifice type Constant, отверстие имеет постоянную площадь. Массовый расход жидкости через отверстие:

${\dot{m}}_{A} = {\dot{m}}_{n o m} [\sqrt{\frac{v_{n o m}}{2 Δ p_{n o m}}}] \sqrt{\frac{2}{v_{i n}}} \frac{Δ p}{{(Δ p^{2} + Δ p_{l a m}^{2})}^{0.25}},$

где:

Δp - перепад давления над отверстием, _{pA ̶ pB}.
_Δplam - порог перехода давления между ламинарным и турбулентным потоком, который вычисляется из Laminar flow pressure ratio, _Blam:

$Δ p_{l a m} = \frac{(p_{A} + p_{B})}{2} (1 - B_{l a m}) .$
${\dot{m}}_{n o m}$ является Nominal mass flow rate.
_Δpnom является Nominal pressure drop rate.
_vnom - номинальный удельный объем входного отверстия. Это значение определяется из табличных данных о свойствах жидкости на основе параметра Nominal inlet condition specification.
_vin - удельный объем входного отверстия.

Переменная площадь

Когда вы задаете Orifice type Variableблок сконфигурирован для переменного открытия, которое устанавливается перемещением органа управления на S. Блок вычисляет массовый расход жидкости через отверстие переменной площади как:

${\dot{m}}_{A} = λ {\dot{m}}_{n o m} [\sqrt{\frac{v_{n o m}}{2 Δ p_{n o m}}}] \sqrt{\frac{2}{v_{i n}}} \frac{Δ p}{{(Δ p^{2} + Δ p_{l a m}^{2})}^{0.25}},$

где λ - фракция открытия отверстия.

Перемещение органа управления

Открытие отверстия, которое выражено в виде части общей площади открытого отверстия, определяется входным сигналом в S, параметром Control member travel between closed and open orifice, ΔS и значением утечки, которая улучшает числовую устойчивость, когда отверстие закрыто:

$λ = ε (1 - f_{l e a k}) \frac{(S - S_{\min})}{Δ S} + f_{l e a k},$

где:

ε является Opening orientation. Это значение +1 когда параметр Positive control member displacement opens orifice и -1 когда параметр Negative control member displacement opens orifice.
_fleak является Closed orifice leakage as a fraction of nominal flow.
_Smin является Control member position at closed orifice.

Динамика объема Жидкости

Когда жидкость во входном отверстии отверстия является смесью пар-жидкость, блок вычисляет конкретный объем как:

$v_{i n} = (1 - x_{d y n}) v_{l i q} + x_{d y n} v_{v a p},$

где:

_xdyn - качество пара на входе. Блок применяет задержку первого порядка к качеству входного пара смеси.
_vliq - жидкостный удельный объем жидкости.
_vvap - удельный объем пара жидкости.

Если входная жидкость является жидкостью или паром, _vin является соответствующим объемом жидкости или пара.

Задержка качества пара

Если качество пара на входе является смесью пар-жидкость, блок применяет временную задержку первого порядка:

$\frac{d x_{d y n}}{d t} = \frac{x_{i n} - x_{d y n}}{τ},$

где:

_xdyn - динамическое качество пара.
_xin - текущее качество пара на входе.
τ является Inlet phase change time constant.

Если входная жидкость является переохлажденной жидкостью или перегретым паром, _xdyn равно _xin.

Баланс массы

Масса сохранена в отверстии:

${\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{B} = 0,$

где:

${\dot{m}}_{A}$ - массовый расход жидкости в порту A.
${\dot{m}}_{B}$ - массовый расход жидкости в порту B.

Энергетический баланс

Энергия сохранена в отверстии:

$Φ_{A} + Φ_{B} = 0,$

где:

_ΦA - энергетический поток в порту A.
_ΦB - энергетический поток в порту B.

Допущения и ограничения

Блок не моделирует восстановление давления после клапана.
Отсутствует теплообмен между клапаном и окружением.
Блок не моделирует подавленный поток.

Порты

Сохранение

расширить все

`A` - Гидравлический порт
двухфазная жидкость

Входной или выходной порт жидкости.

`B` - Гидравлический порт
двухфазная жидкость

Входной или выходной порт жидкости.

Вход

расширить все

`S` - Перемещение органа управления
физический сигнал

Перемещение органа управления, который устанавливает открытие отверстия.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Orifice type равным Variable.

Параметры

расширить все

`Orifice type` - Постоянное или переменное отверстие
`Variable` (по умолчанию) | `Constant`

Тип отверстия. Когда установлено значение Variable, площадь постоянного отверстия изменяется в соответствии с входным сигналом, принятым в порту S.

`Nominal mass flow rate` - Номинальный массовый расход жидкости
`0.1` кг/с (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Типовой, номинальный или расчетный массовый расход жидкости через постоянное отверстие.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice type равным Constant.

`Nominal pressure drop` - Номинальный перепад давления
`0.001` МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Типовой, номинальный или расчетный перепад давления через постоянное отверстие.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice type равным Constant.