Segmented Pipe LP

Гидравлический трубопровод с сопротивлением, инерцией жидкости, сжимаемостью жидкости и свойствами повышения

Библиотека

Блоки низкого давления

  • Segmented Pipe LP block

Описание

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

V=π·d24LN

где

VОбъем жидкости
dДиаметр трубопровода
LДлина трубопровода
NКоличество 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 (L+ L_ad) / (N+1)-я фрагментом длины трубопровода, в то время как Fluid Inertia блок имеет L/ (N+1) длина (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 >. Блоки Constant Volume Hydraulic Chamber имеют имена ch_1, ch_2,..., ch_<reservedrangesplaceholder0 >, Resistive Pipe LP блоки имеют имена tb_0, tb_1, tb_2,..., tb_<reservedrangesplaceholder0 >, и Fluid Inertia блоки названы 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:

N>4Lπ·cω

где

NКоличество сегментов
LДлина трубопровода
cСкорость звука в жидкости
ωМаксимальная 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 сегментов1-й режим2-й режим3-й режим4-й режим
1112.3–––
2107.2271.8––
497.7284.4432.9689
893.2271.9435.5628

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 Δp=pA−pB,.

Основные допущения и ограничения

Поток принимается непрерывным по длине трубопровода.

Параметры

Вкладка « Основные параметры»

Pipe internal diameter

Внутренний диаметр трубопровода. Значение по умолчанию 0.01 м.

Pipe length

Геометрическая длина трубопровода. Значение по умолчанию 5 м.

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 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.

Initial liquid pressure

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.

Вкладка Пограничный Слой

Pipe wall type

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.

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. Значение по умолчанию 2e-12 м/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. Параметр используется, если для параметра Pipe wall type задано значение Flexible Wall. Значение по умолчанию 0.01 с.

Specific heat ratio

Коэффициент удельной теплоемкости для Блок Гидроемкости Постоянного Объема. Значение по умолчанию 1.4.

Вкладка положение по вертикали

Port A elevation wrt reference plane

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.

Port B elevation wrt reference plane

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.

Gravitational acceleration

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.

Ограниченные параметры

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.

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.

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 R2009a

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте