Sudden Area Change

Внезапное расширение или сужение

Библиотека

Локальные Гидравлические Сопротивления

  • Sudden Area Change block

Описание

Блок Sudden Area Change представляет локальное гидравлическое сопротивление, такое как внезапное изменение площади поперечного сечения. Сопротивление представляет собой внезапное расширение, если жидкость течет от входного отверстия до выхода, или внезапное сужение, если жидкость течет от выхода к входному отверстию. Блок основан на блоке Local Resistance. Он определяет коэффициент падения давления и передает его значение базовому блоку Local Resistance. Блок предлагает два метода параметризации: путем применения полуэмпирических формул (с постоянным значением коэффициента падения давления) или путем поиска таблицы коэффициента падения давления на основе числа Рейнольдса.

Если вы принимаете решение применить полуэмпирические формулы, вы обеспечиваете геометрические параметры сопротивления, и коэффициент падения давления определяется автоматически согласно следующим уравнениям (см. [1]):

KSE=Kcor(1−ASAL)2

KSC=Kcor·0.5(1−ASAL)0.75

где

KSEКоэффициент падения давления для внезапного расширения, которое происходит, если жидкость течет от входного отверстия до выхода
KSCКоэффициент падения давления для внезапного сужения, которое происходит, если жидкость течет от выхода к входу
KcorКоэффициент коррекции
ASМалая площадь
ALБольшая площадь

Если вы принимаете решение задать коэффициент падения давления по таблице, необходимо задать табличную зависимость между коэффициентом потерь и числом Рейнольдса. В этом случае коэффициент потерь определяется одномерным поиском в таблице. У вас есть выбор из двух методов интерполяции и двух методов экстраполяции.

Коэффициент падения давления, определяемый любым из двух методов, затем передается в базовый блок Local Resistance, который вычисляет падение давления согласно формулам, объясненным в справочной документации для этого блока. Режим течения проверяется в базовом блоке Local Resistance путем сравнения числа Рейнольдса с заданным критическим значением числа Рейнольдса, и в зависимости от результата используется соответствующая формула для расчета падения давления.

Блок Sudden Area Change является двунаправленным и вычисляет падение давления как для прямого потока (внезапного расширения ), так и для обратного потока (внезапного сужения ). Если коэффициент потерь задан таблицей, таблица должна охватывать как положительные так и отрицательные направления потока.

Связи A и B - гидравлические порты, сопоставленные с входным и выходным отверстиями блока, соответственно.

Блок имеет положительное направление от порта А до порта B. Это означает, что скорость потока жидкости положительная, если жидкость течет от A до B, и потеря давления определяется как p=pA−pB.

Основные допущения и ограничения

  • Инерция жидкости не учитывается.

  • Если вы выбираете параметризацию по отношениям в табличной форме K=f(Re), поток принимается турбулентным.

Параметры

Model parameterization

Выберите один из следующих методов параметризации блоков:

  • By semi-empirical formulas - Обеспечить геометрические параметры сопротивления. Это метод по умолчанию.

  • Tabulated data — Loss coefficient vs. Reynolds number - Обеспечьте табличную зависимость между коэффициентом потерь и числом Рейнольдса. Коэффициент потерь определяется одномерным поиском в таблице. У вас есть выбор из двух методов интерполяции и двух методов экстраполяции. Таблица должна охватывать как положительные так и отрицательные направления потока.

Small diameter

Внутренний (малый) диаметр-порт, A. Значение по умолчанию 0.01 м.

Large diameter

Внутренний (большой) диаметр-порт, B. Значение по умолчанию 0.02 m. Этот параметр используется, если для Model parameterization задано значение By semi-empirical formulas.

Correction coefficient

Поправочный коэффициент, используемый в формуле для расчета коэффициента потерь. Значение по умолчанию 1. Этот параметр используется, если Model parameterization установлено на By semi-empirical formulas.

Laminar transition specification

Если для Model parameterization задано значение By semi-empirical formulas, выберите для блока режим перехода между ламинарным и турбулентным течениями:

  • Pressure ratio - Переход от ламинарного к турбулентному режиму плавен и зависит от значения параметра Laminar flow pressure ratio. Этот метод обеспечивает лучшую сходимость моделирования.

  • Reynolds number - переход от ламинарного к турбулентному режиму происходит, когда число Рейнольдса достигает значения, заданного параметром Critical Reynolds number.

Laminar flow pressure ratio

Отношение давления, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами. Значение по умолчанию 0.999. Этот параметр видим, только если параметр Laminar transition specification установлен в Pressure ratio.

Critical Reynolds number

Максимальное значение числа Рейнольдса для ламинарного течения. Значение параметра зависит от геометрического профиля отверстия. Вы можете найти рекомендации для определения значения этого параметра в учебниках гидравлики. Значение по умолчанию 110. Этот параметр видим, только если параметр Laminar transition specification установлен в Reynolds number.

Reynolds number vector

Задайте вектор значений входа для чисел Рейнольдса как одномерный массив. Вектор входных значений должен быть строго увеличен. Значения могут быть неоднородно разнесены. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции: необходимо задать как минимум два значения для линейной интерполяции, как минимум три значения для сплайна-интерполяции. Значения по умолчанию [-4000, -3000, -2000, -1000, -500, -200, -100, -50, -40, -30, -20, -15, -10, 10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 4000, 5000, 10000]. Этот параметр используется, если Model parameterization установлено на By loss coefficient vs. Re table.

Loss coefficient vector

Задайте вектор значений потери давления одномерным массивом. Вектор коэффициента потерь должен быть того же размера, что и вектор чисел Рейнольдса. Значения по умолчанию [0.25, 0.3, 0.65, 0.9, 0.65, 0.75, 0.90, 1.15, 1.35, 1.65, 2.3, 2.8, 3.10, 5, 2.7, 1.8, 1.46, 1.3, 0.9, 0.65, 0.42, 0.3, 0.20, 0.40, 0.42, 0.25]. Этот параметр используется, если Model parameterization установлено на By loss coefficient vs. Re table.

Interpolation method

Выберите один из следующих методов интерполяции для аппроксимации выхода значения, когда вход значение находится между двумя последовательными сеточными точками:

  • Linear - Выберите эту опцию, чтобы получить лучшую эффективность.

  • Smooth - Выберите эту опцию, чтобы создать непрерывную кривую с непрерывными производными первого порядка.

Для получения дополнительной информации об алгоритмах интерполяции смотрите PS Lookup Table (1D) блочной страницы с описанием. Этот параметр используется, если Model parameterization установлено на By loss coefficient vs. Re table.

Extrapolation method

Выберите один из следующих методов экстраполяции для определения значения выхода, когда значение входа находится вне диапазона, заданного в списке аргументов:

  • Linear - Выберите эту опцию, чтобы создать кривую с непрерывными производными первого порядка в области экстраполяции и на контуре с областью интерполяции.

  • Nearest - Выберите эту опцию, чтобы создать экстраполяцию, которая не идет выше высшей точки в данных или ниже самой нижней точки в данных.

Для получения дополнительной информации об алгоритмах экстраполяции см. PS Lookup Table (1D) блочной страницы с описанием. Этот параметр используется, если Model parameterization установлено на By loss coefficient vs. Re table.

Ограниченные параметры

Когда ваша модель находится в Ограниченном режиме редактирования, вы не можете редактировать следующие параметры:

  • Model parameterization

  • Interpolation method

  • Extrapolation method

  • Laminar transition specification

Все другие параметры блоков доступны для изменения. Фактический набор изменяемых параметров блоков зависит от значения параметра Model parameterization 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 сопротивления.

B

Гидравлический порт сопоставлен с выходным отверстием сопротивления.

Ссылки

[1] Idelchik, IE. Руководство по гидравлическому сопротивлению, CRC Begell House, 1994

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

.

См. также

| | | |

Введенный в R2006b

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте