Isothermal Liquid Properties (IL)
Физические свойства изотермической жидкости
- Библиотека:
Simscape/Библиотека фундаментов/Изотермическая жидкость/Утилиты
Описание
Блок Isothermal Liquid Properties (IL) определяет свойства жидкости, которые действуют как глобальные параметры для всех блоков, соединенных с схемой. Жидкостью по умолчанию является вода.
Каждая топологически отличная изотермическая жидкая схема в схеме может иметь Isothermal Liquid Properties (IL) блок, соединенный с ней. Если ни один Isothermal Liquid Properties (IL) блок не присоединен к схеме, блоки в этой схеме используют свойства, соответствующие значениям параметров блоков Isothermal Liquid Properties (IL) по умолчанию.
Блок Isothermal Liquid Properties (IL) обеспечивает выбор опций моделирования:
Смесь модуля объемной упругости: либо константа, либо линейная функция давления
Увлеченный воздух: нуль, константа или линейная функция давления
Уравнения, используемые для вычисления различных свойств жидкости, зависят от выбранной модели изотермической жидкости. Для получения дополнительной информации см. Опции изотермического моделирования жидкости.
Идеальные модели жидкости
Захваченный воздух - это относительное количество неразрешенного газа, захваченного жидкостью. Жидкость с нулем захваченного воздуха идеальна, то есть представляет собой чистую жидкость.
В своём строении по умолчанию Isothermal Liquid Properties (IL) блок моделирует идеальную жидкость с постоянным модулем объемной упругости:
Isothermal bulk modulus model
ConstantEntrained air model
ConstantEntrained air-to-liquid volumetric ratio at atmospheric pressure
0
В этой модели модуль объемной упругости жидкости принимается постоянным, и, следовательно, плотность жидкости увеличивается экспоненциально с давлением жидкости:
где:
β L является модулем объемной упругости жидкости.
ρ L - плотность жидкости.
ρ L0 является плотностью жидкости при ссылке давлении.
p - давление жидкости.
p 0 - это ссылка давление. По умолчанию блок принимает эталонное давление как атмосферное давление,
0.101325 MPa, но можно задать другое значение.
В системах, где давление жидкости может изменяться в широкой области значений, и предположение о постоянном модуле объемной упругости больше не верно, можно использовать параметр Isothermal bulk modulus model, чтобы задать модуль объемной упругости как линейную функцию давления:
где:
β L0 является жидкостью, модулем объемной упругости при ссылке давлении.
K - это коэффициент пропорциональности между массивным модулем и увеличением давления.
Если давление жидкости уменьшается ниже давления ссылки p 0, значение модуля объемной упругости жидкости в предыдущем уравнении может стать отрицательным, что нефизически. Чтобы убедиться, что модуль объемной упругости жидкости всегда остается положительным, используйте параметр Minimum valid pressure, чтобы задать минимальное допустимое давление, p мин :
Если давление жидкости падает ниже Minimum valid pressure значения параметров, симуляция вызывает ошибку.
Модели жидкости с увлеченным воздухом
На практике рабочая жидкость является смесью жидкости и небольшого количества увлеченного воздуха. Чтобы смоделировать этот тип жидкости, задайте ненулевое значение для параметра Entrained air-to-liquid volumetric ratio at atmospheric pressure, но сохраните Entrained air model как Constant.
Плотность смеси при заданном давлении определяется как общая масса жидкости и захваченного воздуха над общим объемом жидкости и захваченного воздуха при этом давлении. Хотя общая масса смеси сохраняется при скачках давления, объем смеси не остается постоянным. Захваченный воздух определяется объемной фракцией:
где:
α 0 объемное отношение воздуха к жидкости при ссылке (атмосферном) давлении.
V g0 - объем воздуха при ссылке давлении.
V L0 представляет собой чистый объем жидкости при ссылке давлении .
Захваченный воздух принимается в соответствии с идеальным газовым законом. Сжатие или расширение воздуха в жидкости является политропным процессом, в котором давление воздуха и давление жидкости идентичны:
где:
V g - объем воздуха.
n - политропный индекс воздуха.
Чтобы смоделировать эффекты растворения воздуха в жидкости, установите параметр Entrained air model равным Linear function of pressure.
Процесс растворения воздуха в жидкости описан законом Генри. При давлениях, меньших или равных ссылках давлению, p 0 (которое принято равным атмосферному давлению), весь воздух принимается захваченным. При давлениях, равных или превышающих давление p c, весь захваченный воздух растворяется в жидкости. При давлениях между p 0 и p c объемная доля захваченного воздуха, которая не теряется от растворения, θ(p), является линейной функцией давления и аппроксимируется функцией полинома третьего порядка, чтобы плавно соединить значения плотности и модуля объемной упругости между тремя областями давления:
Визуализация данных
Блок предоставляет опцию для построения графика заданных свойств жидкости (плотность и изотермический модуль объемной упругости) как функции давления. Графическое изображение свойств позволяет вам визуализировать данные перед симуляцией модели.
Чтобы построить график данных, щелкните правой кнопкой мыши блок Isothermal Liquid Properties (IL) в модели и из контекстного меню выберите Foundation Library > Plot Fluid Properties. Используйте выпадающий список, расположенный в верхней части графика, чтобы выбрать свойство жидкости для визуализации. Нажмите кнопку Reload, чтобы перегенерировать график после обновления параметров блоков.
График свойств изотермической жидкости
