Pipe (IL)

Сегмент трубопровода в изотермической гидравлической сети

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

Описание

Блок Pipe (IL) моделирует течение в жёстком или гибком трубопроводе с потерями из-за трения стенки. Эффекты динамической сжимаемости, инерции жидкости и повышения трубопровода могут быть опционально смоделированы. Можно задать несколько сегментов трубопровода и задать давление жидкости для каждого сегмента. Путем сегментации трубопровода и установки значения Fluid inertia On, вы можете смоделировать события, такие как водяной молот в вашей системе.

Характеристики трубопровода

Блок трубопровода может быть разделен на сегменты с параметром Number of segments. Когда трубопровод состоит из нескольких сегментов, давление в каждом сегменте вычисляется на основе давления во входном отверстии и эффекте на сегменте массового расхода жидкости сжимаемости жидкости и гибкости стенки, если применимо. Объем жидкости в каждом сегменте остается фиксированным. Для двухсегментного трубопровода давление изменяется линейно относительно давления, заданного в портах A и B. Для трубопровода с тремя или более сегментами можно задать давление жидкости в каждом сегменте в векторной или скалярной форме в Initial liquid pressure параметре. Скалярная форма применит постоянное значение ко всем сегментам.

Гибкие стенки

Можно смоделировать гибкие стенки для всех конфигураций поперечного сечения. Когда вы задаете Pipe wall specification Flexibleблок принимает равномерное расширение по всем направлениям и сохраняет заданную форму поперечного сечения. Это не может привести к физическим результатам для некруглых участков поперечного сечения, подвергающихся высокому давлению относительно атмосферного давления. Для моделирования объемного расширения площади поперечного сечения доступны две опции:

Cross-sectional area vs. pressure, где изменение объема моделируется:

$\dot{V} = L (\frac{S_{N} + K_{p s} (p - p_{a t m}) - S}{τ}),$
где:
- L является Pipe length.
- S _nom - номинальная площадь поперечного сечения по каналу, заданная для каждой формы.
- S - текущая площадь поперечного сечения по каналу.
- p - внутреннее давление трубопровода.
- _patm - атмосферное давление.
- K _ps является Static pressure-cross sectional area gain.
  Принимая равномерную упругую деформацию тонкостенного цилиндрического трубопровода с открытым концом, можно вычислить K _ps как:
  
  $K_{p s} = \frac{Δ D}{Δ p} = \frac{π D_{N}^{3}}{4 t E},$
  где t - толщина стенки трубопровода, а E - модуль Янга.
- τ является Volumetric expansion time constant.
Hydraulic diameter vs. pressure, где изменение объема моделируется:

$\dot{V} = \frac{π}{2} D L (\frac{D_{N} + K_{p d} (p - p_{a t m}) - D}{τ}),$

где:

D N является номинальным гидравлическим диаметром, заданным для каждой формы.
D - текущий гидравлический диаметр трубопровода.
K _pd является Static pressure-hydraulic diameter gain. Принимая равномерную упругую деформацию тонкостенного цилиндрического трубопровода с открытым концом, можно вычислить _K pd как:
$K_{p d} = \frac{Δ D}{Δ p} = \frac{D_{N}^{2}}{2 t E} .$

Когда гибкие стенки не моделируются, S N = S и _D N = D.

Проспект

Номинальный гидравлический диаметр и Pipe diameter, d _круг, одинаковы. Площадь поперечного сечения трубопровода составляет : $S_{N} = \frac{π}{4} d_{c i r c l e}^{2} .$

Кольцевой

Номинальный гидравлический диаметр, D _{h, nom}, является различием между Pipe outer diameter и Pipe inner diameter, d o _- d i. Площадь поперечного сечения трубопровода $S_{N} = \frac{π}{4} (d_{_{o}}^{2} - d_{_{i}}^{2}) .$

Прямоугольный

Номинальный гидравлический диаметр:

$D_{N} = \frac{2 h w}{h + w},$

где:

h является Pipe height.
w является Pipe width.

Площадь поперечного сечения трубопровода $S_{N} = w h .$

Эллиптический

Номинальный гидравлический диаметр:

$D_{N} = 2 a_{m a j} b_{\min} \frac{(64 - 16 {(\frac{a_{m a j} - b_{\min}}{a_{m a j} + b_{\min}})}^{2})}{(a_{m a j} + b_{\min}) (64 - 3 {(\frac{a_{m a j} - b_{\min}}{a_{m a j} + b_{\min}})}^{4})},$

где:

a _maj - это Pipe major axis.
b _мин - это Pipe minor axis.

Площадь поперечного сечения трубопровода $S_{N} = \frac{π}{4} a_{m a j} b_{\min} .$

Равнобедренный треугольный

Номинальный гидравлический диаметр:

$D_{N} = l_{s i d e} \frac{\sin (θ)}{1 + \sin (\frac{θ}{2})}$

где:

l _{сторона} является Pipe side length.
θ является Pipe vertex angle.

Площадь поперечного сечения трубопровода $S_{N} = \frac{l_{s i d e}^{2}}{2} \sin (θ) .$

Падение давления на трение

Корреляция Haaland

Аналитическая корреляция Haaland моделирует потери из-за трения стенки или по совокупной эквивалентной длине, которая учитывает сопротивления из-за неоднородностей как добавленную длину прямого трубопровода, которая приводит к эквивалентным потерям, или по локальному коэффициенту потерь, который непосредственно применяет коэффициент потерь для неоднородностей трубопровода.

Когда параметр Local resistances specification установлен в Aggregate equivalent length и поток в трубе ниже Laminar flow upper Reynolds number limit, падение давления на всех сегментах трубопровода составляет:

$Δ p_{f, A} = \frac{υ λ}{2 D^{2} S} \frac{L + L_{a d d}}{2} {\dot{m}}_{A},$

$Δ p_{f, B} = \frac{υ λ}{2 D^{2} S} \frac{L + L_{a d d}}{2} {\dot{m}}_{B},$

где:

ν - кинематическая вязкость жидкости.
λ - это Laminar friction constant for Darcy friction factor, которую можно задать, когда Cross-sectional geometry задано значение Custom и в противном случае равен 64.
D - гидравлический диаметр трубопровода.
L _add является Aggregate equivalent length of local resistances.
$\dot{m}$ _A - массовый расход жидкости в порту A.
$\dot{m}$ _B - массовый расход жидкости в порту B.

Когда число Рейнольдса больше Turbulent flow lower Reynolds number limit, падение давления в трубопроводе:

$Δ p_{f, A} = \frac{f}{2 ρ_{I} S^{2}} \frac{L + L_{a d d}}{2} {\dot{m}}_{A} | {\dot{m}}_{A} |,$

$Δ p_{f, B} = \frac{f}{2 ρ_{I} S^{2}} \frac{L + L_{a d d}}{2} {\dot{m}}_{B} | {\dot{m}}_{B} |,$

где:

f - коэффициент трения Дарси. Это аппроксимируется эмпирическим уравнением Haaland и основано на Surface roughness specification, ε и гидравлическом диаметре трубопровода:

$f = {- 1.8 \log_{10} [\frac{6.9}{Re} + {(\frac{ε}{3.7 D_{h}})}^{1.11}]}^{- 2},$
Шероховатость трубопровода для латуни, свинца, меди, пластика, стали, кованого железа и оцинкованной стали или железа обеспечивается в виде стандартных значений ASHRAE. Вы также можете предоставить свои собственные Internal surface absolute roughness с Custom настройка.
ρ I является внутренней плотностью жидкости.

Когда параметр Local resistances specification установлен в Local loss coefficient и поток в трубе ниже Laminar flow upper Reynolds number limit, падение давления на всех сегментах трубопровода составляет:

$Δ p_{f, A} = \frac{υ λ}{2 D^{2} S} \frac{L}{2} {\dot{m}}_{A} .$

$Δ p_{f, B} = \frac{υ λ}{2 D^{2} S} \frac{L}{2} {\dot{m}}_{B} .$

Когда число Рейнольдса больше Turbulent flow lower Reynolds number limit, падение давления в трубопроводе:

$Δ p_{f, A} = (\frac{f \frac{L}{2}}{D} + C_{l o s s, t o t a l}) \frac{1}{2 ρ_{I} S^{2}} {\dot{m}}_{A} | {\dot{m}}_{A} |,$

$Δ p_{f, B} = (\frac{f \frac{L}{2}}{D} + C_{l o s s, t o t a l}) \frac{1}{2 ρ_{I} S^{2}} {\dot{m}}_{B} | {\dot{m}}_{B} |,$

где C _{loss, total} - коэффициент потерь, который может быть определен в параметре Total local loss coefficient как один коэффициент или сумма всех коэффициентов потерь вдоль трубопровода.

Nominal pressure drop от номинального Массового расхода жидкости

Параметризация Nominal pressure drop от номинального Массового расхода жидкости характеризует потери с коэффициентом потерь для жестких или гибких стенок. Когда жидкость несжимаема, падение давления по всему трубопроводу из-за трения стенки:

$Δ p_{f, A} = K_{p} {\dot{m}}_{A} \sqrt{{\dot{m}}_{A}^{2} + {\dot{m}}_{t h}^{2}},$

где K p есть :

$K_{p} = \frac{Δ p_{N}}{{\dot{m}}_{N}^{2}},$

где:

Δp N является Nominal pressure drop, которая может быть задана либо как скаляр, либо как вектор.
${\dot{m}}_{N}$ - Nominal mass flow rate, который может быть задан как скаляр или вектор.

Когда параметры Nominal pressure drop и Nominal mass flow rate заданы как векторы, скалярное значение K p определяется из аппроксимации векторных элементов методом наименьших квадратов.

Табличные данные - коэффициент трения Дарси по сравнению с числом Рейнольдса

Падения давления из-за вязкого трения также могут быть определены из предоставленных пользователем табличных данных о Darcy friction factor vector и параметрах Reynolds number vector for turbulent Darcy friction factor. Линейная интерполяция используется между точками данных.

Баланс импульса

Для несжимаемой жидкости массовый расход жидкости в трубопровод равен массовому расходу из трубопровода:

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

Когда жидкость сжимается, а стенки трубопровода жесткие, различие между массовым потоком жидкости в трубу и ее выходом зависит от изменения плотности жидкости из-за сжимаемости:

${\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{B} = {\dot{p}}_{I} \frac{d ρ_{I}}{d p_{I}} V,$

Когда жидкость сжимается и стенки трубопровода являются гибкими, различие между массовым потоком жидкости в трубу и из нее определяется изменением плотности жидкости из-за сжимаемости и количеством жидкости, накопленной в вновь деформированных областях трубы:

${\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{B} = {\dot{p}}_{I} \frac{d ρ_{I}}{d p_{I}} V + ρ_{I} \dot{V} .$

Изменения импульса между входным и выходным отверстиями трубопровода содержат изменения давления из-за трения стенки трубопровода, которое моделируется согласно Viscous friction parameterization и повышению трубопровода. Для трубопровода, который не моделирует инерцию жидкости, баланс импульса:

$p_{A} - p_{I} = Δ p_{f, A} + ρ_{I} \frac{Δ z}{2} g,$

$p_{B} - p_{I} = Δ p_{f, B} - ρ_{I} \frac{Δ z}{2} g,$

где:

p A является давлением в порте A.
p I является внутренним давлением объема жидкости.
p B - давление в порте B.
Δp f - падение давления из-за трения стенки, параметризованное спецификацией Viscous friction losses в соответствии с соответствующим портом.
Δz - повышение трубопровода. В случае трубопроводов постоянной высоты это параметр Elevation gain from port A to port B; в противном случае он принимается как физический сигнал в порте EL.
g - ускорение свободного падения. В случае фиксированного ускорения свободного падения это параметр Gravitational acceleration; в противном случае он принимается как физический сигнал в порте G.

Для трубопровода с моделируемой инерцией жидкости баланс импульса:

$p_{A} - p_{I} = Δ p_{f, A} + p_{I} \frac{Δ z}{2} g + {\ddot{m}}_{A} \frac{L}{2 S},$

$p_{B} - p_{I} = Δ p_{f, B} - p_{I} \frac{Δ z}{2} g + {\ddot{m}}_{B} \frac{L}{2 S},$

где:

$\ddot{m}$ - ускорение жидкости в соответствующем порте.
S - площадь поперечного сечения по каналу.

Порты

Сохранение

расширить все

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Порт входа или выхода жидкости.

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Порт входа или выхода жидкости.

Исходные данные

расширить все

`EL` - Повышение
физический сигнал

Вертикальное повышение от порта A до порта B, заданная как физический сигнал. Амплитуда повышения должна быть меньше или равной длине трубопровода. Если сигнал падает ниже значения - Pipe length, значение в EL поддерживается равным –pipe length. Если сигнал превышает значение Pipe length, значение в EL поддерживается на pipe length.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Elevation gain specification равным Variable.

`G` - Ускорение свободного падения
физический сигнал

Переменное ускорение свободного падения, заданное как физический сигнал.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Gravitational acceleration specification равным Variable.

Параметры

расширить все

Строение

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

Общая длина трубопровода по всем сегментам трубопровода.

`Number of segments` - Количество трубных делений
`1` (по умолчанию) | положительное целое число

Количество делений трубопровода. Каждое деление представляет отдельный сегмент, для которого рассчитывается давление в зависимости от давления на входе в трубопровод, сжимаемости жидкости и гибкости стенки, если применимо. Объем жидкости в каждом сегменте остается фиксированным.

`Cross-sectional geometry` - Геометрия трубопровода
`Circular` (по умолчанию) | `Annular` | `Rectangular` | `Elliptical` | `Iscosceles triangular` | `Custom`

Геометрия трубопровода в поперечном сечении. Номинальный гидравлический диаметр и номинальная площадь поперечного сечения вычисляются на основе геометрии поперечного сечения.

`Pipe diameter` - Диаметр трубопровода
`0.1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Диаметр для круглых трубопроводов поперечного сечения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry равным Circular.

`Pipe inner diameter` - Внутренний диаметр трубопровода
`0.05 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Внутренний диаметр кольцевого трубопровода потока или потока между двумя концентрическими трубопроводами.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry равным Annular.

`Pipe outer diameter` - Наружный диаметр трубопровода
`0.1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Внешний диаметр кольцевого потока трубопровода или потока между двумя концентрическими трубами.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry равным Annular.

`Pipe width` - Прямоугольная ширина трубопровода
`0.1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Ширина прямоугольного трубопровода.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry равным Rectangular.

`Pipe height` - Прямоугольная высота трубопровода
`0.1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Высота прямоугольного трубопровода.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry равным Rectangular.

`Pipe major axis` - Большая ось эллипсоидального трубопровода
`0.1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Основная ось для эллипсоидальных трубопроводов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry равным Elliptical.

`Pipe minor axis` - Малая ось эллипсоидального трубопровода
`0.05 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Малая ось для эллипсоидальных трубопроводов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry равным Elliptical.

`Pipe side length` - Длина треугольной стороны трубопровода
`0.1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Длина двух одинаковых сторон равнобедренно-треугольных трубопроводов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry равным Isosceles triangular.

`Pipe vertex angle` - Треугольный угол вершины трубопровода
`30 deg` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Угол вершины для треугольных трубопроводов. Значение должно быть меньше 180 степени.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry равным Isosceles triangular.

`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.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry равным Custom.

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

Площадь поперечного сечения по каналу для пользовательской геометрии трубопровода.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cross-sectional geometry равным Custom.

`Fluid dynamic compressibility` - Моделировать ли сжимаемость жидкости
`On` (по умолчанию) | `Off`

Моделирует ли какое-либо изменение плотности жидкости из-за сжимаемости жидкости. Когда Fluid compressibility установлено на On, изменения из-за массового расхода жидкости в блок вычисляются в дополнение к изменениям плотности из-за изменений давления. В библиотеке изотермических жидкостей все блоки вычисляют плотность как функцию от давления.

`Fluid inertia` - Ускорение жидкости
`Off` (по умолчанию) | `On`

Учитывать ли сопротивление изменениям скорости потока жидкости из-за массы жидкости.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fluid dynamic compressibility равным On.

`Elevation gain specification` - спецификации к повышению трубопровода
`Constant` (по умолчанию) | `Variable`

Остается ли повышение трубопровода постоянной или переменной от порта A до B.

`Elevation gain from port A to port B` - Дифференциал постоянного повышения трубопровода
`0 m` (по умолчанию) | скаляром

Перепад повышений для трубопроводов постоянной высоты. Коэффициент усиления повышения должен быть меньше или равен Pipe length.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Elevation gain specification равным Constant.

`Gravitational acceleration specification` - Спецификация по ускорению
`Constant` (по умолчанию) | `Variable`

Является ли ускорение свободного падения постоянной или переменной.

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

Ускорение свободного падения для окружений с постоянным ускорением свободного падения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Gravitational acceleration specification равным Constant.

Вязкое трение

`Viscous friction parameterization` - Метод вычисления падения давления из-за трения стенки
`Haaland correlation` (по умолчанию) | `Nominal pressure drop vs. nominal mass flow rate` | `Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number`

Параметризация падения давления из-за трения стенки. Доступны как аналитические, так и табличные составы.

`Local resistances specification` - Метод количественной оценки падения давления в корреляции Haaland
`Aggregate equivalent length` (по умолчанию) | `Local loss coefficient`

СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ПАДЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ИЗ-ЗА НЕОДНОРОДНОСТИ ТРУБОПРОВОДА.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization равным Haaland correlation.

`Total local loss coefficient` - Определяет коэффициент потерь по трубопроводу
`0.1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Коэффициент потерь, сопоставленный с каждой неоднородностью трубопровода. Можно ввести один коэффициент потерь или сумму всех коэффициентов потерь вдоль трубопровода.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization равным Haaland correlation и Local resistance specifications к Local loss coefficient.

`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. Эффективная длина трубопровода является суммой Pipe length и Aggregate equivalent length of local resistances.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization равным Haaland correlation и Local resistance specifications к Aggregate equivalent length.

`Surface roughness specification` - Материал трубопровода для спецификации шероховатости
`Commercially smooth brass, lead, copper, or plastic pipe: 1.52 um` (по умолчанию) | `Steel and wrought iron : 46 um` | `Galvanized iron or steel : 152 um` | `Cast iron : 259 um` | `Custom`

Абсолютная шероховатость поверхности на основе материала трубопровода. Приведенные значения являются стандартными значениями шероховатости ASHRAE. Можно также ввести собственное значение, установив для Surface roughness specification значение Custom.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization равным Haaland correlation.

`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.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization равным Haaland correlation и Surface roughness specification к Custom.

`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, приближается к турбулентному режиму и становится полностью турбулентным в Turbulent flow lower Reynolds number limit.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization либо на:

Haaland correlation
Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number

`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, приближается к ламинарному течению и становится полностью ламинарным в Laminar flow upper Reynolds number limit.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization либо на:

Haaland correlation
Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number

`Nominal mass flow rate` - Массовый расход для вычисления коэффициента потерь
`[.1, 1] kg/s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина | вектор 1- n байта

Номинальный массовый расход жидкости, используемый для вычисления коэффициента падения давления для жёстких и гибких трубопроводов виде скаляра или вектора. Все номинальные значения должны быть больше 0 и иметь то же количество элементов, что и параметр Nominal pressure drop. Когда этот параметр подается как вектор, скалярное значение K _потерь определяется как аппроксимация векторных элементов методом наименьших квадратов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization равным Nominal pressure drop vs. nominal mass flow rate.

`Nominal pressure drop` - Перепад давления для вычисления коэффициента потерь
`[.001, .01] MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина | вектор 1- n байта

Nominal pressure drop, используемый для вычисления коэффициента падения давления для жёстких и гибких трубопроводов виде скаляра или вектора. Все номинальные значения должны быть больше 0 и должны иметь то же количество элементов, что и параметр Nominal mass flow rate. Когда этот параметр подается как вектор, скалярное значение K _потерь определяется как аппроксимация векторных элементов методом наименьших квадратов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization равным Nominal pressure drop vs. nominal mass flow rate.

`Mass flow rate threshold for flow reversal` - Порог массового расхода
`1e-6 kg/s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Массовый расход жидкости порог для обратного потока. Переходная область определяется около 0 кг/с между положительными и отрицательными значениями порога массового расхода жидкости. В пределах этой переходной области к отклику потока применяется численное сглаживание. Пороговое значение должно быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization равным Nominal pressure drop vs. nominal mass flow rate.

`Reynolds number vector for turbulent Darcy friction factor` - Вектор чисел Рейнольдса для табличной параметризации
[400, 1000, 1500, 3000, 4000, 6000, 10000, 20000, 40000, 60000, 100000, 100000000] (по умолчанию) | вектор 1 байт n

Вектор чисел Рейнольдса для табличной параметризации коэффициента трения Дарси. Векторные элементы образуют независимую ось с параметром Darcy friction factor vector. Векторные элементы должны быть перечислены в порядке возрастания. Положительное число Рейнольдса соответствует потоку от порта A к порту B. Отрицательное число Рейнольдса соответствует потоку от порта B к A. Если вы предоставляете вектору только положительные или только отрицательные элементы, тот же набор данных расширяется для потоков в противоположном направлении.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization равным Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number.

`Darcy friction factor vector` - Вектор коэффициентов трения для табличной параметризации
`[.264, .112, .071, .0417, .0387, .0268, .025, .0232, .0226, .022, .0214, .0214]` (по умолчанию) | вектор 1- n байта

Вектор Дарси коэффициентов трения для табличной параметризации коэффициента трения Дарси. Векторные элементы должны соответствовать один к одному элементам в параметре Reynolds number vector for turbulent Darcy friction factor и должны быть уникальными и большими или равными 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization равным Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number.

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

Коэффициент трения для ламинарных течений. Коэффициент трения Дарси фиксирует вклад трения стенки в вычислениях падения давления. Если Cross-sectional geometry не задано Custom, этот параметр внутренне установлен в 64.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Viscous friction parameterization либо на:

Haaland correlation
Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number

и Cross-sectional geometry к Custom.

Стенки трубопровода

`Pipe wall specification` - Задает гибкость стенки
`Rigid` (по умолчанию) | `Flexible`

Задает гибкость стенки. Этот параметр не зависит от геометрии поперечного сечения трубопровода. The Flexible установка сохраняет начальную форму трубопровода и применяет равное расширение площади поперечного сечения. Это может быть неточно для некруглой геометрии поперечного сечения при высокой деформации.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fluid dynamic compressibility равным On.

`Volumetric expansion specification` - Линейная корреляция расширения
`Cross-sectional area vs. pressure` (по умолчанию) | `Hydraulic diameter vs. pressure`

Линейная корреляция расширения. Настройки коррелируют новую площадь поперечного сечения или гидравлический диаметр с давлением в трубопроводе.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fluid dynamic compressibility равным On и Pipe wall specification к Flexible.

`Static pressure-cross sectional area gain` - Коэффициент для зонально-зависимой деформации трубопровода
`1e-6 m^2/MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Коэффициент для вычисления деформации трубопровода для Cross-sectional area vs. pressure настройка. Коэффициент усиления умножается на перепад давления между давлением в сегменте и атмосферным давлением.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fluid dynamic compressibility равным On, Pipe wall specification к Flexible, и Volumetric expansion specification к Cross-sectional area vs. pressure.

`Static pressure-hydraulic diameter gain` - Коэффициент для зависящей от диаметра деформации трубопровода
`1e-6 m/MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Коэффициент для вычисления деформации трубопровода для Hydraulic diameter vs. pressure настройка. Коэффициент усиления умножается на перепад давления между давлением в сегменте и атмосферным давлением.

Зависимости

`Volumetric expansion time constant` - Время деформации трубопровода константа
`0.01 s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Время, необходимое для достижения стенкой устойчивого состояния после деформации трубопровода. Этот параметр влияет на динамическое изменение объема трубопровода.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fluid dynamic compressibility равным On и Pipe wall specification к Flexible.

Начальные условия

`Initial liquid pressure` - Начальное давление в трубопроводе или сегменте трубопровода
`0.101325 MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина | вектор 1-by n

Начальное давление жидкости, заданное как скаляр или вектор. Векторные n элементы долго определяют давление жидкости для каждого из n сегментов трубопровода. Если вектор имеет длину в два элемента, давление вдоль трубопровода линейно распределяется между двумя значениями элемента. Если вектор имеет длину три или более элемента, начальное давление в n-м сегменте устанавливается n-м элементом вектора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fluid dynamic compressibility равным On.

`Initial mass flow rate from port A to port B` - Начальный массовый расход для вычисления инерции
`0 kg/s` (по умолчанию) | скаляром

Начальный массовый расход жидкости для трубопроводов с имитированной инерцией жидкости.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fluid dynamic compressibility равным On и Fluid inertia к On.

Примеры моделей

Эффект водяного молота

Эта демонстрация показывает, как библиотека Isothermal Liquid может использоваться для модели водяного молота в длинном трубопроводе. После открытия клапана, чтобы медленно установить устойчивый поток в трубопроводе, клапан быстро закрывается. Если Клапан закрыт достаточно быстро, он запускает эффект водяного молотка. Разрядник водяного молота подавляет скачки давления.

Система приведения в действие переднего загрузчика

Упрощенный вариант приводной системы, состоящей из цилиндров подъема и наклона. Каждый цилиндр управляется открытым центром, 5-сторонним, 3-позиционным направляющим клапаном. Клапаны соединены последовательно через их разгрузочную ветвь так, что насос системы разгружается, когда оба командных рычага находятся в нейтральном положении. Если применяется команда tilt или lift, путь разгрузки закрывается.

См. также

Введенный в R2020a

Документация

Pipe (IL)

Описание

Характеристики трубопровода

Падение давления на трение

Баланс импульса

Порты

Сохранение

A - Порт жидкости изотермическая жидкость

B - Порт жидкости изотермическая жидкость

Исходные данные

EL - Повышение физический сигнал

Зависимости

G - Ускорение свободного падения физический сигнал

Зависимости

Параметры

Строение

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

Number of segments - Количество трубных делений 1 (по умолчанию) | положительное целое число

Cross-sectional geometry - Геометрия трубопровода Circular (по умолчанию) | Annular | Rectangular | Elliptical | Iscosceles triangular | Custom

Pipe diameter - Диаметр трубопровода 0.1 m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Pipe inner diameter - Внутренний диаметр трубопровода 0.05 m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Pipe outer diameter - Наружный диаметр трубопровода 0.1 m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Pipe width - Прямоугольная ширина трубопровода 0.1 m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Pipe height - Прямоугольная высота трубопровода 0.1 m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Pipe major axis - Большая ось эллипсоидального трубопровода 0.1 m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Pipe minor axis - Малая ось эллипсоидального трубопровода 0.05 m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Pipe side length - Длина треугольной стороны трубопровода 0.1 m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Pipe vertex angle - Треугольный угол вершины трубопровода 30 deg (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

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

Зависимости

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

Зависимости

Fluid dynamic compressibility - Моделировать ли сжимаемость жидкости On (по умолчанию) | Off

Fluid inertia - Ускорение жидкости Off (по умолчанию) | On

Зависимости

Elevation gain specification - спецификации к повышению трубопровода Constant (по умолчанию) | Variable

Elevation gain from port A to port B - Дифференциал постоянного повышения трубопровода 0 m (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Gravitational acceleration specification - Спецификация по ускорению Constant (по умолчанию) | Variable

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

Зависимости

Вязкое трение

Viscous friction parameterization - Метод вычисления падения давления из-за трения стенки Haaland correlation (по умолчанию) | Nominal pressure drop vs. nominal mass flow rate | Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number

Local resistances specification - Метод количественной оценки падения давления в корреляции Haaland Aggregate equivalent length (по умолчанию) | Local loss coefficient

Зависимости

Total local loss coefficient - Определяет коэффициент потерь по трубопроводу 0.1 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

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

Зависимости

Зависимости

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

Зависимости

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

Зависимости

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

Зависимости

Nominal mass flow rate - Массовый расход для вычисления коэффициента потерь [.1, 1] kg/s (по умолчанию) | положительная скалярная величина | вектор 1- n байта

Зависимости

Nominal pressure drop - Перепад давления для вычисления коэффициента потерь [.001, .01] MPa (по умолчанию) | положительная скалярная величина | вектор 1- n байта

Зависимости

Mass flow rate threshold for flow reversal - Порог массового расхода 1e-6 kg/s (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Reynolds number vector for turbulent Darcy friction factor - Вектор чисел Рейнольдса для табличной параметризации [400, 1000, 1500, 3000, 4000, 6000, 10000, 20000, 40000, 60000, 100000, 100000000] (по умолчанию) | вектор 1 байт n

Зависимости

Darcy friction factor vector - Вектор коэффициентов трения для табличной параметризации [.264, .112, .071, .0417, .0387, .0268, .025, .0232, .0226, .022, .0214, .0214] (по умолчанию) | вектор 1- n байта

Зависимости

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

Зависимости

Стенки трубопровода

Pipe wall specification - Задает гибкость стенки Rigid (по умолчанию) | Flexible

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`EL` - Повышение
физический сигнал

`G` - Ускорение свободного падения
физический сигнал

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

`Number of segments` - Количество трубных делений
`1` (по умолчанию) | положительное целое число

`Cross-sectional geometry` - Геометрия трубопровода
`Circular` (по умолчанию) | `Annular` | `Rectangular` | `Elliptical` | `Iscosceles triangular` | `Custom`

`Pipe diameter` - Диаметр трубопровода
`0.1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Pipe inner diameter` - Внутренний диаметр трубопровода
`0.05 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Pipe outer diameter` - Наружный диаметр трубопровода
`0.1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Pipe width` - Прямоугольная ширина трубопровода
`0.1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Pipe height` - Прямоугольная высота трубопровода
`0.1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Pipe major axis` - Большая ось эллипсоидального трубопровода
`0.1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Pipe minor axis` - Малая ось эллипсоидального трубопровода
`0.05 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Pipe side length` - Длина треугольной стороны трубопровода
`0.1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Pipe vertex angle` - Треугольный угол вершины трубопровода
`30 deg` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

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

`Fluid dynamic compressibility` - Моделировать ли сжимаемость жидкости
`On` (по умолчанию) | `Off`

`Fluid inertia` - Ускорение жидкости
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Elevation gain specification` - спецификации к повышению трубопровода
`Constant` (по умолчанию) | `Variable`

`Elevation gain from port A to port B` - Дифференциал постоянного повышения трубопровода
`0 m` (по умолчанию) | скаляром

`Gravitational acceleration specification` - Спецификация по ускорению
`Constant` (по умолчанию) | `Variable`

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

`Local resistances specification` - Метод количественной оценки падения давления в корреляции Haaland
`Aggregate equivalent length` (по умолчанию) | `Local loss coefficient`

`Total local loss coefficient` - Определяет коэффициент потерь по трубопроводу
`0.1` (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

`Nominal mass flow rate` - Массовый расход для вычисления коэффициента потерь
`[.1, 1] kg/s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина | вектор 1- n байта

`Nominal pressure drop` - Перепад давления для вычисления коэффициента потерь
`[.001, .01] MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина | вектор 1- n байта

`Mass flow rate threshold for flow reversal` - Порог массового расхода
`1e-6 kg/s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Reynolds number vector for turbulent Darcy friction factor` - Вектор чисел Рейнольдса для табличной параметризации
[400, 1000, 1500, 3000, 4000, 6000, 10000, 20000, 40000, 60000, 100000, 100000000] (по умолчанию) | вектор 1 байт n

`Darcy friction factor vector` - Вектор коэффициентов трения для табличной параметризации
`[.264, .112, .071, .0417, .0387, .0268, .025, .0232, .0226, .022, .0214, .0214]` (по умолчанию) | вектор 1- n байта

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

`Pipe wall specification` - Задает гибкость стенки
`Rigid` (по умолчанию) | `Flexible`

`Volumetric expansion specification` - Линейная корреляция расширения
`Cross-sectional area vs. pressure` (по умолчанию) | `Hydraulic diameter vs. pressure`

`Static pressure-cross sectional area gain` - Коэффициент для зонально-зависимой деформации трубопровода
`1e-6 m^2/MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Static pressure-hydraulic diameter gain` - Коэффициент для зависящей от диаметра деформации трубопровода
`1e-6 m/MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Volumetric expansion time constant` - Время деформации трубопровода константа
`0.01 s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Initial liquid pressure` - Начальное давление в трубопроводе или сегменте трубопровода
`0.101325 MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина | вектор 1-by n

`Initial mass flow rate from port A to port B` - Начальный массовый расход для вычисления инерции
`0 kg/s` (по умолчанию) | скаляром