Sudden Area Change (TL)

Внезапное расширение или сужение в площадь потока

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Тепловая жидкость/Трубы и подборы кривой

Описание

Блок Sudden Area Change (TL) моделирует незначительные падения давления из-за внезапного изменения площади поперечного сечения потока. Изменение площади является сокращением от порта А до порта B и расширением от порта B до порта А. Этот компонент является адиабатическим. Он не обменивается теплом со своим окружением.

Схема внезапного изменения площади

Перепад давления через внезапное расширение в основном вызван перемешиванием турбулентности в зоне расширения. Через внезапное сужение это происходит, в основном, из-за отсоединения потока у входа в зону сужения. Рисунок показывает зоны расширения и сужения внезапного изменения площади.

Баланс массы

Уравнение сохранения массы при внезапном изменении площади является

${\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{B} = 0,$

где:

${\dot{m}}_{A}$ и ${\dot{m}}_{B}$ - массовые расходы жидкости в внезапное изменение площади через порты А и B.

Баланс импульса

Уравнение сохранения импульса при внезапном изменении области,

$p_{A} - p_{B} = \frac{{\dot{m}}^{2}}{2 ρ} (\frac{1}{S_{B}^{2}} - \frac{1}{S_{A}^{2}}) + ϕ_{L o s s},$

где:

p A и _p B являются давлениями в портах А и B.
$\dot{m}$ - средний массовый расход жидкости.
ρ - средняя плотность жидкости.
S A и _S B являются площадями поперечного сечения потока в портах А и B.
Φ _Loss - это механические потери энергии из-за внезапного изменения площади.

Механические потери энергии

$ϕ_{L o s s} = K_{L o s s} \frac{{\dot{m}}^{2}}{2 ρ S_{B}^{2}},$

где:

K _Loss является коэффициентом потерь.

Если для параметра Loss coefficient specification задано значение Semi-empirical formulationкоэффициент потерь для внезапного расширения вычисляется как

$K_{L o s s} = K_{e} {(1 - \frac{S_{B}}{S_{A}})}^{2},$

в то время как для внезапного сужения он вычисляется как

$K_{L o s s} = \frac{K_{c}}{2} (1 - \frac{S_{B}}{S_{A}}),$

где:

K e - коэффициент коррекции в зоне расширения.
K c - коэффициент коррекции в зоне сужения.

В зоне перехода между внезапным расширением и внезапным сужением коэффициент потерь сглаживается через кубическую полиномиальную функцию:

$K_{L o s s} = K_{e} {(1 - \frac{S_{B}}{S_{A}})}^{2} + λ [\frac{K_{c}}{2} (1 - \frac{S_{B}}{S_{A}}) - K_{e} {(1 - \frac{S_{B}}{S_{A}})}^{2}],$

где

$λ = 3 {\bar{\dot{m}}}^{2} - 2 {\bar{\dot{m}}}^{3},$

${\dot{m}}_{C r} = {Re}_{C r} \sqrt{\frac{π}{4} S_{B} μ .}$

Если для параметра Loss coefficient specification задано значение Tabulated data — Loss coefficient vs. Reynolds numberблок получает коэффициент потерь из табличных данных, предоставленных как функция от числа Рейнольдса.

Энергетический баланс

Уравнение сохранения энергии при внезапном изменении области является

$ϕ_{A} + ϕ_{B} = 0,$

где:

Φ A и _Φ B - это скорости потока жидкости энергии в внезапное изменение области через порты А и B.

Переменные

Используйте вкладку Variables, чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для основных переменных до симуляции. Для получения дополнительной информации смотрите Задать приоритет и Начальный целевой объект для основных переменных.

Допущения и ограничения

Поток несжимаем. Плотность жидкости принимается постоянной при внезапном изменении площади.

Порты

Сохранение

расширить все

`A` - Входное отверстие секции
тепловая жидкость

Точка входа или выхода жидкости в секцию изменения площади.

`B` - Входное отверстие секции
тепловая жидкость

Точка входа или выхода жидкости в секцию изменения площади.

Параметры

расширить все

`Local loss parameterization` - Метод вычисления потерь потока
`Semi-empirical` (по умолчанию) | `Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number`

Параметризация для вычисления коэффициента потерь из-за внезапного изменения площади. Выберите Semi-empirical formulation для автоматического вычисления коэффициента потерь из сечений в портах A и B. Выберите Tabulated data - Loss coefficient vs. Reynolds number чтобы задать 1-D интерполяционную таблицу для коэффициента потерь относительно числа Рейнольдса потока.

`Cross-sectional area at port A` - Площадь входного отверстия в A
`0.02` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь, нормальная к направлению потока во входном отверстии A. Это значение должно быть больше площади поперечного сечения при B.

`Cross-sectional area at port B` - Площадь входного отверстия в B
`0.01` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь, нормальная к направлению потока в B. Это значение должно быть меньше площади поперечного сечения при A.

`Characteristic longitudinal length` - Длина характеристики сечения
`0.1` m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Среднее расстояние, пройденное жидкостью между портами A и B. Это значение должно быть больше нуля.

`Critical Reynolds number` - Переходное число Рейнольдса, сопоставленное с наименьшей площадью в разделе
`10` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Число Рейнольдса, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами в части сужения внезапного изменения площади. Этот параметр видим, только когда параметр Loss coefficient specification установлен в Semi-empirical formulation.

`Contraction correction factor` - Коэффициент масштабирования коэффициента потерь
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Масштабный коэффициент для корректировки значения коэффициента потерь в части сужения внезапного изменения площади. Блок умножает коэффициент коэффициента потерь, вычисленный из полуэмпирического выражения этим фактором. Этот параметр видим, только когда параметр Loss coefficient specification установлен в Semi-empirical formulation.

`Expansion correction factor` - Коэффициент масштабирования коэффициента потерь
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Масштабный коэффициент для корректировки значения коэффициента потерь в части расширения внезапного изменения площади. Блок умножает коэффициент коэффициента потерь, вычисленный из полуэмпирического выражения этим фактором. Этот параметр видим, только когда параметр Loss coefficient specification установлен в Semi-empirical formulation.

`Reynolds number vector` - Вектор чисел Рейнольдса для табличной параметризации
`[10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000]` (по умолчанию) | вектор 1- n байта

Вектор чисел Рейнольдса для табличной параметризации коэффициентов потерь. Вы задаете параметры Contraction loss coefficient vector и Expansion loss coefficient vector для этих чисел Рейнольдса.

Этот параметр видим, только когда параметр Loss coefficient specification установлен в Tabulated data — Loss coefficient vs. Reynolds number.

`Contraction loss coefficient vector` - Вектор коэффициентов потерь для табличной параметризации
`[4, 2.7, 1.8, 1.46, 1.3, .9, .65, .42, .3, .2]` (по умолчанию) | вектор 1- n байта

Вектор коэффициентов потерь для фрагмента сужения области изменяются. Задайте коэффициенты потерь в числах Рейнольдса в параметре Reynolds number vector. Блок использует векторы числа Рейнольдса и коэффициента потерь, чтобы создать 1-D интерполяционную таблицу.

Этот параметр видим, только когда параметр Loss coefficient specification установлен в Tabulated data — Loss coefficient vs. Reynolds number.

`Expansion loss coefficient vector` - Вектор коэффициентов потерь для табличной параметризации
`[4, 2.3, 1.65, 1.35, 1.15, .9, .75, .65, .9, .65]` (по умолчанию) | вектор 1- n байта

Вектор коэффициентов потерь для фрагмента расширения области изменения. Задайте коэффициенты потерь в числах Рейнольдса в параметре Reynolds number vector. Блок использует векторы числа Рейнольдса и коэффициента потерь, чтобы создать 1-D интерполяционную таблицу.

Этот параметр видим, только когда параметр Loss coefficient specification установлен в Tabulated data — Loss coefficient vs. Reynolds number.

Документация

Sudden Area Change (TL)

Описание

Баланс массы

Баланс импульса

Энергетический баланс

Переменные

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

`A` - Входное отверстие секции
тепловая жидкость

`B` - Входное отверстие секции
тепловая жидкость

Параметры

`Local loss parameterization` - Метод вычисления потерь потока
`Semi-empirical` (по умолчанию) | `Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number`

`Cross-sectional area at port A` - Площадь входного отверстия в A
`0.02` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cross-sectional area at port B` - Площадь входного отверстия в B
`0.01` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Characteristic longitudinal length` - Длина характеристики сечения
`0.1` m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Critical Reynolds number` - Переходное число Рейнольдса, сопоставленное с наименьшей площадью в разделе
`10` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Contraction correction factor` - Коэффициент масштабирования коэффициента потерь
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Expansion correction factor` - Коэффициент масштабирования коэффициента потерь
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Reynolds number vector` - Вектор чисел Рейнольдса для табличной параметризации
`[10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000]` (по умолчанию) | вектор 1- n байта

`Contraction loss coefficient vector` - Вектор коэффициентов потерь для табличной параметризации
`[4, 2.7, 1.8, 1.46, 1.3, .9, .65, .42, .3, .2]` (по умолчанию) | вектор 1- n байта

`Expansion loss coefficient vector` - Вектор коэффициентов потерь для табличной параметризации
`[4, 2.3, 1.65, 1.35, 1.15, .9, .75, .65, .9, .65]` (по умолчанию) | вектор 1- n байта

Расширенные возможности

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

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Sudden Area Change (TL)

Описание

Баланс массы

Баланс импульса

Энергетический баланс

Переменные

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

A - Входное отверстие секции тепловая жидкость

B - Входное отверстие секции тепловая жидкость

Параметры

Local loss parameterization - Метод вычисления потерь потока Semi-empirical (по умолчанию) | Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number

Cross-sectional area at port A - Площадь входного отверстия в A 0.02 m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Cross-sectional area at port B - Площадь входного отверстия в B 0.01 m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Characteristic longitudinal length - Длина характеристики сечения 0.1 m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Critical Reynolds number - Переходное число Рейнольдса, сопоставленное с наименьшей площадью в разделе 10 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Contraction correction factor - Коэффициент масштабирования коэффициента потерь 1 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Expansion correction factor - Коэффициент масштабирования коэффициента потерь 1 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Reynolds number vector - Вектор чисел Рейнольдса для табличной параметризации [10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000] (по умолчанию) | вектор 1- n байта

Contraction loss coefficient vector - Вектор коэффициентов потерь для табличной параметризации [4, 2.7, 1.8, 1.46, 1.3, .9, .65, .42, .3, .2] (по умолчанию) | вектор 1- n байта

Expansion loss coefficient vector - Вектор коэффициентов потерь для табличной параметризации [4, 2.3, 1.65, 1.35, 1.15, .9, .75, .65, .9, .65] (по умолчанию) | вектор 1- n байта

Расширенные возможности

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

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` - Входное отверстие секции
тепловая жидкость

`B` - Входное отверстие секции
тепловая жидкость

`Local loss parameterization` - Метод вычисления потерь потока
`Semi-empirical` (по умолчанию) | `Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number`

`Cross-sectional area at port A` - Площадь входного отверстия в A
`0.02` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cross-sectional area at port B` - Площадь входного отверстия в B
`0.01` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Characteristic longitudinal length` - Длина характеристики сечения
`0.1` m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Critical Reynolds number` - Переходное число Рейнольдса, сопоставленное с наименьшей площадью в разделе
`10` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Contraction correction factor` - Коэффициент масштабирования коэффициента потерь
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Expansion correction factor` - Коэффициент масштабирования коэффициента потерь
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Reynolds number vector` - Вектор чисел Рейнольдса для табличной параметризации
`[10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000]` (по умолчанию) | вектор 1- n байта

`Contraction loss coefficient vector` - Вектор коэффициентов потерь для табличной параметризации
`[4, 2.7, 1.8, 1.46, 1.3, .9, .65, .42, .3, .2]` (по умолчанию) | вектор 1- n байта

`Expansion loss coefficient vector` - Вектор коэффициентов потерь для табличной параметризации
`[4, 2.3, 1.65, 1.35, 1.15, .9, .75, .65, .9, .65]` (по умолчанию) | вектор 1- n байта

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