Гидравлический трубопровод с сопротивлением, инерцией жидкости, сжимаемостью жидкости и свойствами повышения
Блоки низкого давления
Блок Segmented Pipe LP 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 Resistive Pipe LP и блока Fluid Inertia. Каждый Resistive Pipe LP блок комков (-я фрагментом длины трубопровода, в то время как Fluid Inertia 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 Resistive Pipe LP 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 |
В приведенной ниже таблице приведен пример симуляции трубопровода, в котором первые четыре истинных собственных частоты составляют 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 |
Как видим, ошибка составляет менее 5%, если используется восьмисегментная версия.
Различие повышений портов А и B распределено равномерно между сегментами трубопровода.
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.
Внутренний диаметр трубопровода. Значение по умолчанию 0.01 м.
Геометрическая длина трубопровода. Значение по умолчанию 5 м.
Количество сегментов ограниченного параметра в модели трубопровода. Значение по умолчанию 1.
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 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.
Абсолютное давление в трубопроводе сегменты в начальный момент времени. Введите скаляр для односегментного трубопровода и вектор для многосегментного трубопровода. Количество элементов в векторе должно совпадать с количеством сегментов в трубопроводе. Значение по умолчанию 0 Па.
Параметр может иметь одно из двух значений: Rigid Wall или Flexible Wall. Если для параметра задано значение Rigid WallПограничное течение не учитывается, что может улучшить вычислительную эффективность. Значение Flexible Wall рекомендуется для шлангов и металлических каналов, где пограничное течение может повлиять на поведение системы. Значение по умолчанию Rigid Wall.
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. Значение по умолчанию 2e-12 м/Па.
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. Параметр используется, если для параметра Pipe wall type задано значение Flexible Wall. Значение по умолчанию 0.01 с.
Коэффициент удельной теплоемкости для Блок Гидроемкости Постоянного Объема. Значение по умолчанию 1.4.
Вертикальное положение порта A относительно базовой плоскости. Базовая плоскость принята такой же, как и используемая в параметре Port B elevation from reference plane. Значение по умолчанию 0м.
Вертикальное положение порта B относительно базовой плоскости. Базовая плоскость принята такой же, как и используемая в параметре Port A elevation from reference plane. Значение по умолчанию 0м.
Значение ускорения свободного падения (g). Блок использует этот параметр, чтобы вычислить эффекты градиента повышения между портами на их перепад давления. Значение по умолчанию 9.80655 м/с ^ 2.
Когда ваша модель находится в Ограниченном режиме редактирования, вы не можете редактировать следующий параметр:
Pipe wall type
Все другие параметры блоков доступны для изменения. Фактический набор изменяемых параметров блоков зависит от значения параметра Pipe wall type во время входа модели в Ограниченный режим.
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:
AГидравлический порт сопоставлен с входным отверстием трубопровода.
BГидравлический порт сопоставлен с выходным отверстием трубопровода.
[1] Белый, F.M., Вязкий Поток Жидкости, Макгроу-Хилл, 1991
Hydraulic Pipe LP | Hydraulic Pipeline | Hydraulic Resistive Tube | Linear Hydraulic Resistance | Resistive Pipe LP | Segmented Pipeline