Exponenta Banner

Resistive Pipe LP with Variable Elevation

Гидравлический трубопровод, учитывающий потери на трение и переменные повышения портов

Библиотека

Блоки низкого давления

  • Resistive Pipe LP with Variable Elevation block

Описание

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:

p=f(L+Leq)DHρ2A2q·|q|+ρ·g(zB−zA)

f={Ks/Reдля Re<=ReLfL+fT−fLReT−ReL(Re−ReL)для ReL<Re<ReT1(−1.8log10(6.9Re+(r/DH3.7)1.11))2для Re>=ReT

Re=q⋅DHA⋅ν

где

pПадение давления вдоль трубопровода из-за трения
qСкорость потока жидкости через трубопровод
ReЧисло Рейнольдса
ReLМаксимальное значение числа Рейнольдса при ламинарном течении
ReTМинимальное число Рейнольдса при турбулентном потоке
KsМасштабный фактор, который характеризует сечение канала
fLКоэффициент трения на ламинарной границе
fTКоэффициент трения на турбулентной границе
AПлощадь поперечного сечения по каналу
DHГидравлический диаметр трубопровода
LГеометрическая длина трубопровода
LeqСовокупная эквивалентная длина локальных сопротивлений
rВысота шероховатости внутренней поверхности трубопровода
νКинематическая вязкость жидкости
zA, zBПовышения трубопровода порта А и порт B, соответственно
gУскорение 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 p=pA−pB.

Основные допущения и ограничения

  • Поток принимается непрерывным по длине трубопровода.

  • Инерция жидкости, сжимаемость жидкости и пограничное течение не учитываются.

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.

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 [1]. 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. 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 margin

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 margin

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.

Вкладка Переменные

Pressure drop from port A to port B

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.

Flow rate from port A to port B

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.

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.

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