Модели тепловой Жидкости основаны на методе конечного объема. Этот метод дискретизирует систему тепловой жидкости в несколько объемов управления, которые взаимодействуют через общие интерфейсы. Система нефтепроводов является одним из примеров: можно смоделировать эту систему как набор сегментов трубопровода, которые соединяются последовательно по длине трубопровода.
Дискретизация трубопроводной системы
Объем управления может представлять компонент тепловой жидкости, такой как нефтепровод, или часть компонента, такую как сегмент трубопровода. Можно дискретизировать систему тепловой жидкости и ее компоненты так мелко, как вам нужно, например, чтобы повысить точность симуляции. Однако, чем тонче дискретизация, тем больше сложность модели - и тем медленнее симуляция.
Блоки Тепловой Жидкости представляют объем управления компонентом с помощью внутреннего узла. Этот узел обеспечивает давление жидкости и температуру внутри компонента. Узел не виден, но вы можете получить доступ к его параметрам и переменным с помощью Simscape™ логгирования данных. Для получения дополнительной информации смотрите О логгировании данных моделирования.
Блок Simscape Nodes in Pipe (TL)
Два физических принципа регулируют динамическую эволюцию давления и температуры жидкости во внутреннем узле контрольного объема: сохранение массы и энергосбережение. Расчет давления и температуры осуществляется для объема управления, окружающего внутренний узел. Этот объем управления является общим объемом компонента тепловой жидкости, который представляет блок.
Второй набор узлов представляет интерфейсы, посредством которых конечный том может взаимодействовать с соседями. Эти узлы видны как порты Simscape, из которых наиболее важны порты Thermal Liquid. Позволяя обмениваться массой, импульсом и энергией между соседними объемами жидкости, порты с терможидкостью управляют динамической эволюцией конечного объема, поскольку он стремится к устойчивому состоянию.
Порты тепловой жидкости обеспечивают давление жидкости и температуру на интерфейсах, которые они представляют. Они также обеспечивают скорости потока жидкости массы и тепла, которые управляют взаимодействиями между компонентами тепловой жидкости. Давление и температура являются переменными Across области Тепловой Жидкости, в то время как скорости потока жидкости являются переменными Through.
Два физических принципа управляют массой и тепловыми скоростями потока жидкости через порт Терможидкости: сохранение импульса и энергосбережение. Массовый расход жидкости в порту вычисляется из принципа сохранения импульса. Тепловая скорость потока жидкости в порту вычисляется из принципа сохранения тепловой энергии.
Расчеты скорости потока жидкости выполняются для половины объема управления компонентом тепловой жидкости. Полууправляемый объем ограничен на одном конце интерфейсом, который представляет порт, а на другом конце параллельной поверхностью, проходящей через центроид регулируемого объема.
Рисунок показывает полуправляемый объем для расчетов скорости потока жидкости на границе раздела A сегмента трубопровода. Интерфейс A соответствует порту А тепловой жидкости блока Pipe (TL). Узел C соответствует внутреннему узлу блока, что совпадает с центроидом управляющего объема.
Полууправляемый объем для вычислений скорости потока жидкости
Блоки в библиотеке Thermal Liquid реализуют схему полного потока. Используя эту схему, чистый тепловой поток через порт Тепловой Жидкости содержит как конвективные, так и проводящие вклады потока. Путем включения тепловой проводимости в направлении потока, блоки Тепловой Жидкости обеспечивают более реалистичную симуляцию физической системы, которую они представляют.
Другие преимущества схемы полного потока включают повышенную сходимость моделирования моделей тепловой жидкости. Эта робастность становится актуальной в моделях, где вклад проводящего потока может быть доминирующим. Примеры включают образцы низких массовых расходов жидкости и обратного потока, во время которых конвективный поток становится незначительным или полностью исчезает.
