Partially Filled Pipe (IL)

Трубопровод с переменным объемом жидкости в изотермической гидравлической системе

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Изотермическая жидкость/Трубы и подборы кривой

Описание

Блок Частично Заполненный Трубопровод (IL) моделирует трубопровод с емкостью для изменения внутренних уровней жидкости. Трубопровод также может стать полностью сухой во время симуляции.

В дополнение к жидкостным соединениям в портах A и B порт AL получает уровень входной жидкости от подключенных блоков в качестве физического сигнала. Если значение в AL больше нуля, A погружается. Если значение в AL меньше или равно нулю, порт доступен. Уровень трубопровода жидкости передается как физический сигнал к соединительным блокам в порту L.

Порт A всегда выше, чем порт B. Если порт A становится пустым, трубопровод может быть заполнен через порт B. Когда жидкость входит в трубопровод через порт B, массовый расход жидкости через порт A равен 0, пока трубопровод не будет заполняем полностью, в этой точке ${\dot{m}}_{A} = {\dot{m}}_{B} .$

Когда использовать частично заполненный блок трубопровода (IL)

Этот блок может использоваться в сочетании с блоком Бака (IL), когда ожидается, что уровни жидкости опустятся ниже входного отверстия бака. Несколько блоков частично заполненного трубопровода (IL) также могут быть соединены последовательно или параллельно. Однако, поскольку частично заполненный трубопровод может быть заполнен только в порте B, если порт A одного блока в параллельном строении становится пустым, может оказаться невозможным пополнить этот трубопровод, если его соединение в порту B не может пополнить трубопровод.

Падение давления по трубопроводу

Перепад давления по трубопроводу, p A - _p B, включает потери из-за трения стенки и перепада гидростатического давления между высотой поверхности жидкости и высотой жидкости в порту A:

$p_{A} - p_{B} = Δ p_{l o s s} + Δ p_{e l e v} .$

Потери на трение зависят от режима жидкости в трубопроводе. Если поток ламинарен, потери на трение:

$Δ p_{l o s s} = \frac{- {\dot{m}}_{B} υ f_{s} \hat{L}}{2 D_{h}^{2} A^{2}},$

где:

ν - кинематическая вязкость жидкости.
f S является Laminar friction constant for Darcy friction factor.
$\hat{L}$ - сумма длины трубопровода и его Aggregate equivalent length of local resistances, пропорциональная уровню заливки трубопровода: $\hat{L} = (L + L_{a d d}) \frac{l}{l_{\max}} .$
D h - гидравлический диаметр трубопровода. Если сечение канала не округлое, гидравлический диаметр эквивалентен круговому диаметру.

Если поток турбулентен, потери на трение:

$Δ p_{l o s s} = \frac{- {\dot{m}}_{B} | {\dot{m}}_{B} | f \hat{L}}{2 ρ D_{h}^{2} A^{2}} .$

f - коэффициент трения Дарси для турбулентных потоков, который определяется эмпирической корреляцией Haaland:

$f = {- 1.8 \log_{10} [\frac{6.9}{Re} + {(\frac{ε}{3.7 D_{h}})}^{1.11}]}^{- 2},$

где ε - Internal surface absolute roughness. Число Рейнольдса основано на массовом расходе жидкости в порту B и гидравлическом диаметре трубопровода.

Гидростатическое различие давления $Δ p_{e l e v} = ρ g l .$

Массовый расход жидкости

Поток в трубопроводе диктуется внутренним уровнем жидкости и условиями в порту B. Трубопровод может быть заполнен или осушен при B, если трубопровод частично пуст. Если трубопровод заполнен полностью, ${\dot{m}}_{A} = {\dot{m}}_{B} .$ , и масса сохранена:

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

Масса жидкости в трубопроводе определяется относительным уровнем заполнения трубопровода:

$M = ρ A L \frac{l}{l_{\max}} .$

Допущения и ограничения

Этот блок не учитывает динамическую сжимаемость или инерцию жидкости и не моделирует динамику воздуха (или второй жидкости) в трубопроводе.

Порты

Сохранение

расширить все

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Вход или выход жидкости в трубопровод. Порт A всегда выше, чем порт B. Когда порт A погружен, ${\dot{m}}_{A} = {\dot{m}}_{B} .$ . Когда порт A доступен, ${\dot{m}}_{A} = 0.$

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Вход или выход жидкости в трубопровод. Порт A всегда выше, чем порт B. Когда порт A погружен, ${\dot{m}}_{A} = {\dot{m}}_{B} .$ Когда порт A доступен, любой поток в порт или вне порта B изменяет уровень жидкости в трубопроводе. Сухой или частично сухой трубопровод может быть заполнен только через порт B.

Вход

расширить все

`AL` - Относительный уровень жидкости подключенного блока, м
физический сигнал

Относительный уровень жидкости подключенного блока в m, заданный как физический сигнал. Если сигнал на AL положительный, конец трубопровода погружается. В противном случае порт доступен.

Выход

расширить все

`L` - Уровень жидкости в трубопроводе, м
физический сигнал

Уровень жидкости в трубопроводе в м, возвращается как физический сигнал..

Параметры

расширить все

Геометрия

`Pipe length` - Длина трубопровода
`5 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Длина трубопровода.

`Cross-sectional area` - Площадь поперечного сечения по каналу
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения трубопровода.

`Hydraulic diameter` - Гидравлический диаметр
`0.1128 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Гидравлический диаметр, используемый в вычислениях числа Рейнольдса трубопровода. Для некруглых сечений гидравлический диаметр является эффективным диаметром жидкости в трубопроводе. Для круглых сечений гидравлический диаметр и диаметр трубопровода совпадают.

`Elevation drop from port A to port B` - Вертикальное расстояние между A и B
`5 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Вертикальная разница в вертикальном положении трубопровода. Порт A всегда выше, чем порт B.

`Initial liquid level` - Начальный уровень жидкости
`5 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Уровень жидкости в трубопроводе в начале симуляции.

`Liquid level below zero` - Следует ли уведомлять, если жидкости нет в трубопроводе
`Error` (по умолчанию) | `None` | `Warning`

Нужно ли уведомлять, нет ли жидкости в трубопроводе. Установите этот параметр равным Warning если вы хотите получить предупреждение, когда это происходит во время симуляции. Установите параметр равным Error если вы хотите, чтобы симуляция остановилась, когда это произойдет.

`Gravitational acceleration` - Ускорение свободного падения
`9.81 m/s^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Ускорение постоянной силы тяжести.

Трение

`Aggregate equivalent length of local resistances` - Вклад геометрии трубопровода в гидравлические потери
`1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Длина трубопровода, которая могла бы привести к эквивалентным гидравлическим потерям, как и труба с поворотами, изменениями площади или другими неоднородными атрибутами.

`Internal surface absolute roughness` - Шероховатость стенки трубопровода
`15e-6 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Абсолютная шероховатость стенки трубопровода. Этот параметр используется для определения коэффициента трения Дарси, который способствует падению давления в трубопроводе.

`Laminar flow upper Reynolds number limit` - Верхний порог ламинарного течения
`2000` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Верхний предел числа Рейнольдса, равное ламинарное течение. Помимо этого числа, режим жидкости является переходным и приближается к турбулентному режиму и становится полностью турбулентным в Turbulent flow lower Reynolds number limit.

`Turbulent flow lower Reynolds number limit` - Более низкий порог турбулентного потока
`4000` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Нижний предел числа Рейнольдса для турбулентного потока. Ниже этого числа режим течения является переходным и приближается к ламинарному течению и становится полностью ламинарным в Laminar flow upper Reynolds number limit.

`Laminar friction constant for Darcy friction factor` - Коэффициент трения трубопровода для ламинарных течений
`64` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Коэффициент трения трубопровода для ламинарных течений. Ламинарный коэффициент трения Дарси фиксирует вклад трения стенки в вычислениях падения давления.

Документация

Partially Filled Pipe (IL)

Описание

Когда использовать частично заполненный блок трубопровода (IL)

Падение давления по трубопроводу

Массовый расход жидкости

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Вход

`AL` - Относительный уровень жидкости подключенного блока, м
физический сигнал

Выход

`L` - Уровень жидкости в трубопроводе, м
физический сигнал

Параметры

Геометрия

`Pipe length` - Длина трубопровода
`5 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cross-sectional area` - Площадь поперечного сечения по каналу
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Hydraulic diameter` - Гидравлический диаметр
`0.1128 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Elevation drop from port A to port B` - Вертикальное расстояние между A и B
`5 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Initial liquid level` - Начальный уровень жидкости
`5 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Liquid level below zero` - Следует ли уведомлять, если жидкости нет в трубопроводе
`Error` (по умолчанию) | `None` | `Warning`

`Gravitational acceleration` - Ускорение свободного падения
`9.81 m/s^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Трение

`Aggregate equivalent length of local resistances` - Вклад геометрии трубопровода в гидравлические потери
`1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Internal surface absolute roughness` - Шероховатость стенки трубопровода
`15e-6 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Laminar flow upper Reynolds number limit` - Верхний порог ламинарного течения
`2000` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Turbulent flow lower Reynolds number limit` - Более низкий порог турбулентного потока
`4000` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Laminar friction constant for Darcy friction factor` - Коэффициент трения трубопровода для ламинарных течений
`64` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Partially Filled Pipe (IL)

Описание

Когда использовать частично заполненный блок трубопровода (IL)

Падение давления по трубопроводу

Массовый расход жидкости

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

A - Порт жидкости изотермическая жидкость

B - Порт жидкости изотермическая жидкость

Вход

AL - Относительный уровень жидкости подключенного блока, м физический сигнал

Выход

L - Уровень жидкости в трубопроводе, м физический сигнал

Параметры

Геометрия

Pipe length - Длина трубопровода 5 m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Cross-sectional area - Площадь поперечного сечения по каналу 0.01 m^2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Hydraulic diameter - Гидравлический диаметр 0.1128 m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Elevation drop from port A to port B - Вертикальное расстояние между A и B 5 m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Initial liquid level - Начальный уровень жидкости 5 m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Liquid level below zero - Следует ли уведомлять, если жидкости нет в трубопроводе Error (по умолчанию) | None | Warning

Gravitational acceleration - Ускорение свободного падения 9.81 m/s^2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Трение

Aggregate equivalent length of local resistances - Вклад геометрии трубопровода в гидравлические потери 1 m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Internal surface absolute roughness - Шероховатость стенки трубопровода 15e-6 m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Laminar flow upper Reynolds number limit - Верхний порог ламинарного течения 2000 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Turbulent flow lower Reynolds number limit - Более низкий порог турбулентного потока 4000 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Laminar friction constant for Darcy friction factor - Коэффициент трения трубопровода для ламинарных течений 64 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`AL` - Относительный уровень жидкости подключенного блока, м
физический сигнал

`L` - Уровень жидкости в трубопроводе, м
физический сигнал

`Pipe length` - Длина трубопровода
`5 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cross-sectional area` - Площадь поперечного сечения по каналу
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Hydraulic diameter` - Гидравлический диаметр
`0.1128 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Elevation drop from port A to port B` - Вертикальное расстояние между A и B
`5 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Initial liquid level` - Начальный уровень жидкости
`5 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Liquid level below zero` - Следует ли уведомлять, если жидкости нет в трубопроводе
`Error` (по умолчанию) | `None` | `Warning`

`Gravitational acceleration` - Ускорение свободного падения
`9.81 m/s^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Aggregate equivalent length of local resistances` - Вклад геометрии трубопровода в гидравлические потери
`1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Internal surface absolute roughness` - Шероховатость стенки трубопровода
`15e-6 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Laminar flow upper Reynolds number limit` - Верхний порог ламинарного течения
`2000` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Turbulent flow lower Reynolds number limit` - Более низкий порог турбулентного потока
`4000` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Laminar friction constant for Darcy friction factor` - Коэффициент трения трубопровода для ламинарных течений
`64` (по умолчанию) | положительная скалярная величина