Segmented Pipeline
Гидравлический трубопровод с сопротивлением, инерцией жидкости и сжимаемостью жидкости свойств
Библиотека
Трубопроводы
Описание
Блок Segmented Pipeline моделирует гидравлические трубопроводы с круглыми сечениями. Гидравлические трубопроводы, являющиеся по своей сути распределенными элементами параметров, представлены наборами одинаковых, соединенных последовательно, комкированных сегментов параметров. Принято, что чем больше количество сегментов, тем ближе модель комкнутого параметра становится к своему аналогу распределенного параметра. Эквивалентная схема трубопровода, принятая в блоке, показана ниже, вместе с строением сегмента.
Схема эквивалентная трубопроводу
Строение сегмента
Модель содержит столько Constant Volume Hydraulic Chamber блоков, сколько сегментов. Значение объема жидкости в емкостях, равное
где
V | Объем жидкости |
d | Диаметр трубопровода |
L | Длина трубопровода |
N | Количество сегментов |
Блок Constant Volume Hydraulic Chamber помещается между двумя ветвями, каждая из которых состоит из блока Hydraulic Resistive Tube и блока Fluid Inertia. Каждый Hydraulic Resistive Tube блок комков (-й фрагмент длины трубопровода, в то время как Инерция жидкости блок имеет L+ L_ad) / (N+1)L/ (N+1)L_ad обозначает дополнительную длину трубопровода, равную совокупной эквивалентной длине локальных сопротивлений трубопровода, таких как подбор кривой, колена, повороты и так далее).
Узлам, с которыми соединяются блоки Constant Volume Hydraulic Chamber, присвоены имена N_1, N_2,..., N_<reservedrangesplaceholder0 >n количество сегментов). Давления в этих узлах приняты равными среднему давлению сегмента. Промежуточным узлам между Hydraulic Resistive Tube и Fluid Inertia блоками присвоены имена nn_0, nn_1, nn_2,..., nn_<reservedrangesplaceholder0 >ch_1, ch_2,..., ch_<reservedrangesplaceholder0 >tb_0, tb_1, tb_2,..., tb_<reservedrangesplaceholder0 >fl_in_0, fl_in_1, fl_in_2,..., fl_in_<reservedrangesplaceholder0 >
Количество сегментов определяет количество вычислительных узлов, сопоставленных с блоком. Более высокое число увеличивает точность модели, но уменьшает скорость симуляции. Экспериментируйте с различными числами, чтобы получить подходящий компромисс между точностью и скоростью. Используйте следующее уравнение в качестве начальной точки при оценке подходящего количества сегментов:
где:
N | Количество сегментов |
L | Длина трубопровода |
c | Скорость звука в жидкости |
| ω | Максимальная частота, которая будет наблюдаться в отклике трубопровода |
Таблица содержит пример симуляции трубопровода, где первые четыре истинных собственных частоты равны 89,1 Гц, 267 Гц, 446 Гц и 624 Гц.
| Количество сегментов | 1-й режим | 2-й режим | 3-й режим | 4-й режим |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 112.3 | – | – | – |
| 2 | 107.2 | 271.8 | – | – |
| 4 | 97.7 | 284.4 | 432.9 | 689 |
| 8 | 93.2 | 271.9 | 435.5 | 628 |
Ошибка между моделируемой и фактической собственными частотами менее 5%, если используется восьмисегментная модель.
Скорость потока жидкости через трубопровод положительная, если она направлена от порта А к порту B. Перепад давления положительный, если давление выше в порте А, чем в порту B.
Основные допущения и ограничения
Поток принимается непрерывным по длине трубопровода.
Параметры
- Pipe internal diameter
Внутренний диаметр трубопровода. Значение по умолчанию
0.01м.- Pipe length
Геометрическая длина трубопровода. Значение по умолчанию
5м.- Number of segments
Количество сегментов ограниченного параметра в модели трубопровода. Значение по умолчанию
1.- 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. Эта длина добавляется к геометрической длине трубопровода только для расчета гидравлического сопротивления. Объем жидкости и инерция жидкости определяются только на основе геометрической длины трубопровода. Значение по умолчанию
1м.- Internal surface roughness height
Размер шероховатости на внутренней поверхности трубопровода. Параметр обычно предоставляется в таблицах данных или каталогах производителей. Значение по умолчанию
1.5e-5м, 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.- Pipe wall type
Параметр может иметь одно из двух значений:
Rigid WallилиFlexible Wall. Если для параметра задано значениеRigid WallПограничное течение не учитывается, что может улучшить вычислительную эффективность. ЗначениеFlexible Wallрекомендуется для шлангов и металлических каналов, где пограничное течение может повлиять на поведение системы. Значение по умолчаниюRigid Wall.- Static pressure-diameter coefficient
Коэффициент, который устанавливает зависимость между давлением и внутренним диаметром в установленных условиях. Этот коэффициент может быть определен аналитически для цилиндрических металлических каналов или экспериментально для шлангов. Параметр используется, если для параметра Pipe wall type задано значение
Flexible Wall, и значение по умолчанию является2e-10м/Па.- Viscoelastic process time constant
Временная константа в передаточной функции, которая связывает внутренний диаметр по каналу с изменениями давления. При помощи этого параметра моделируемый упругий или вязкоупругий процесс аппроксимируется с задержкой первого порядка. Значение определяется экспериментально или предоставляется производителем. Значение по умолчанию
0.008с.- Specific heat ratio
Коэффициент удельной теплоемкости для Блок Гидроемкости Постоянного Объема. Значение по умолчанию
1.4.- Initial pressures at model nodes
Позволяет задать начальное условие для давления внутри сегментов трубопровода. Параметр может иметь одно из двух значений:
The same initial pressure for all nodes- Начальное давление во всех сегментах трубопровода одинаковое и определяется Initial pressure значением параметров. Это значение по умолчанию.Custom- Позволяет вам задать начальное давление отдельно для каждого сегмента трубопровода, используя параметр Initial pressure vector. Размер вектора должен быть равен количеству сегментов трубопровода, заданному Number of segments значением параметров.
- Initial pressure
Задает начальное давление во всех сегментах трубопровода. Параметр используется, если для параметра Initial pressures at model nodes задано значение
The same initial pressure for all nodes, и значение по умолчанию является0.- Initial pressure vector
Позволяет задавать начальное давление отдельно для каждого сегмента трубопровода. Параметр используется, если для параметра Initial pressures at model nodes задано значение
Custom. Размер вектора должен быть равен количеству сегментов трубопровода, заданному Number of segments значением параметров.- Initial flow rate
Задает начальную объемную скорость потока жидкости через трубопровод. Значение по умолчанию
0 m^3/s.
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:
AГидравлический порт сопоставлен с входным отверстием трубопровода.
BГидравлический порт сопоставлен с выходным отверстием трубопровода.