Гидравлический трубопровод, учитывающий потери на трение и переменные повышения портов
Блоки низкого давления
Блок Resistive Pipe LP with Variable Elevation моделей гидравлические трубопроводы с круглым и некруглым сечениями и учитывает только гидравлическое сопротивление. 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.
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.
Падение давления на трение определяется уравнением Дарси, в котором потери пропорциональны потоку , зависящему от коэффициента трения и квадрату скорости потока жидкости. Коэффициент трения в турбулентном режиме определяется аппроксимацией Haaland (см. [1]). Коэффициент трения во время перехода от ламинарного к турбулентному режиму определяется линейной интерполяцией между крайними точками режимов. В результате этих предположений трубка моделируется согласно следующим уравнениям:
где
p | Падение давления вдоль трубопровода из-за трения |
q | Скорость потока жидкости через трубопровод |
Re | Число Рейнольдса |
ReL | Максимальное значение числа Рейнольдса при ламинарном течении |
ReT | Минимальное число Рейнольдса при турбулентном потоке |
Ks | Масштабный фактор, который характеризует сечение канала |
fL | Коэффициент трения на ламинарной границе |
fT | Коэффициент трения на турбулентной границе |
A | Площадь поперечного сечения по каналу |
DH | Гидравлический диаметр трубопровода |
L | Геометрическая длина трубопровода |
Leq | Совокупная эквивалентная длина локальных сопротивлений |
r | Высота шероховатости внутренней поверхности трубопровода |
ν | Кинематическая вязкость жидкости |
zA, zB | Повышения трубопровода порта А и порт B, соответственно |
g | Ускорение свободного падения |
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, сжимаемость жидкости и пограничное течение не учитываются.
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 [1]. 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. 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.
Значение в начальном моменте времени перепада давления между портами. Simscape™ программное обеспечение использует этот параметр, чтобы направить начальное строение этого компонента и модели. Начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или которые несовместимы с моделью, могут быть проигнорированы. Установите значение столбца Priority High
для приоритизации этой переменной по сравнению с другими переменными с более низким приоритетом.
Значение в начальном моменте времени скорости потока жидкости через порты. Программное обеспечение Simscape использует этот параметр, чтобы направить начальное строение этого компонента и модели. Начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или которые несовместимы с моделью, могут быть проигнорированы. Установите значение столбца Priority High
для приоритизации этой переменной по сравнению с другими переменными с более низким приоритетом.
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:
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.
[1] Белый, F.M., Вязкий Поток Жидкости, Макгроу-Хилл, 1991
Hydraulic Pipe LP | Hydraulic Pipe LP with Variable Elevation | Hydraulic Pipeline | Hydraulic Resistive Tube | Linear Hydraulic Resistance | Resistive Pipe LP | Segmented Pipe LP | Segmented Pipeline