Partially Filled Pipe (IL)

Передайте по каналу с переменным жидким объемом в изотермической жидкой системе

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Изотермическая Жидкость / Pipes & Fittings

Описание

Блок Partially Filled Pipe (IL) моделирует трубопроводы со способностью к различным внутренним уровням жидкости. Трубопровод может также стать абсолютно сухим в процессе моделирования.

В дополнение к жидким связям в портах A и B порт AL получает входной уровень жидкости от связанных блоков как физический сигнал. Если значение в AL больше нуля, A погружен. Если значение в AL меньше чем или равно нулю, порт осушен. Уровень жидкости трубопровода передается как физический сигнал к соединению блоков в порте L.

Порт A всегда выше, чем порт B. Если порт A становится отсоединенным, трубопровод может быть заполнен через порт B. Когда жидкость вводит трубопровод через порт B, массовый расход жидкости через порт A 0, пока трубопровод не полностью заполнен, в который точка ${\dot{m}}_{A} = {\dot{m}}_{B} .$

Когда использовать частично заполненный трубопровод (IL) блок

Этот блок может использоваться в сочетании с блоком Tank (IL), когда уровни жидкости, как ожидают, упадут ниже входа бака. Несколько Частично Заполненный Трубопровод (IL) блоки могут также быть соединены последовательно или параллель. Однако, потому что частично заполненный трубопровод может только быть заполнен в порте B, если порт A одного блока в параллельной настройке становится отсоединенным, не может быть возможно пополнить этот трубопровод, если его связь в порте B не может пополнить трубопровод.

Падение давления по трубопроводу

Перепад давления по трубопроводу, p – p _B, включает потери из-за стенного трения и гидростатического перепада давлений между жидкой поверхностной высотой и жидкой высотой в порте A:

$p_{A} - p_{B} = Δ p_{l o s s} + Δ p_{e l e v} .$

Потери на трение зависят от жидкого режима в трубопроводе. Если поток ламинарен, потери на трение:

$Δ p_{l o s s} = \frac{- {\dot{m}}_{B} υ f_{s} \hat{L}}{2 D_{h}^{2} A^{2}},$

где:

ν является жидкой кинематической вязкостью.
f _S является Laminar friction constant for Darcy friction factor.
$\hat{L}$ сумма длины трубопровода и ее Aggregate equivalent length of local resistances, пропорционально уровню заливки трубопровода: $\hat{L} = (L + L_{a d d}) \frac{l}{l_{\max}} .$
D _h является трубопроводом гидравлический диаметр. Если сечение канала не является круговым, гидравлический диаметр является эквивалентным круговым диаметром.

Если поток турбулентен, потери на трение:

$Δ p_{l o s s} = \frac{- {\dot{m}}_{B} | {\dot{m}}_{B} | f \hat{L}}{2 ρ D_{h}^{2} A^{2}} .$

f является коэффициентом трения Дарси для турбулентных течений, который определяется эмпирической корреляцией Haaland:

$f = {- 1.8 \log_{10} [\frac{6.9}{Re} + {(\frac{ε}{3.7 D_{h}})}^{1.11}]}^{- 2},$

где ε является Internal surface absolute roughness. Число Рейнольдса основано на массовом расходе жидкости в порте B и трубопроводе гидравлический диаметр.

Гидростатический перепад давлений $Δ p_{e l e v} = ρ g l .$

Массовый расход жидкости

Поток в трубопроводе диктуют внутренний уровень жидкости и условия в порте B. Трубопровод может быть заполнен или истощен в B, если трубопровод частично пуст. Если трубопровод полностью заполнен, ${\dot{m}}_{A} = {\dot{m}}_{B} .$ , и масса сохраняется:

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

Масса жидкости в трубопроводе определяется относительным уровнем заливки трубопровода:

$M = ρ A L \frac{l}{l_{\max}} .$

Допущения и ограничения

Этот блок не составляет динамическую сжимаемость или инерцию жидкости, и не моделирует динамику воздуха (или вторая жидкость) в трубопроводе.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Жидкая запись или выход к трубопроводу. Порт A всегда выше, чем порт B. Когда порт A погружен, ${\dot{m}}_{A} = {\dot{m}}_{B} .$ . Когда порт A отсоединен, ${\dot{m}}_{A} = 0.$

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Жидкая запись или выход к трубопроводу. Порт A всегда выше, чем порт B. Когда порт A погружен, ${\dot{m}}_{A} = {\dot{m}}_{B} .$ Когда порт A отсоединен, любой поток в или из порта B изменяет уровень жидкости в трубопроводе. Сухой или частично сухой трубопровод может только быть заполнен через порт B.

Входной параметр

развернуть все

`AL` — Относительный уровень жидкости связанного блока, m
физический сигнал

Относительный уровень жидкости связанного блока в m в виде физического сигнала. Если сигнал в AL положителен, конец трубопровода погружен. В противном случае порт осушен.

Вывод

развернуть все

`L` — Передайте уровень жидкости по каналу, m
физический сигнал

Уровень жидкости в трубопроводе в m, возвращенном как физический сигнал..

Параметры

развернуть все

Геометрия

`Pipe length` — Передайте длину по каналу
`5 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Передайте длину по каналу.

`Cross-sectional area` — Площадь поперечного сечения по каналу
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения трубопровода.

`Hydraulic diameter` — Гидравлический диаметр
`0.1128 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Гидравлический диаметр используется в вычислениях числа Рейнольдса трубопровода. Для некруглых сечений гидравлический диаметр является эффективным диаметром жидкости в трубопроводе. Для круглых сечений гидравлический диаметр и диаметр трубопровода являются тем же самым.

`Elevation drop from port A to port B` — Вертикальное расстояние между A и B
`5 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Вертикальная разница в вертикальном положении трубопровода. Порт A всегда выше, чем порт B.

`Initial liquid level` — Запуск уровня жидкости
`5 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Уровень жидкости в трубопроводе в начале симуляции.

`Liquid level below zero` — Уведомить ли, если никакая жидкость не находится в трубопроводе
`Error` (значение по умолчанию) | `None` | `Warning`

Уведомить ли, если никакая жидкость не находится в трубопроводе. Установите этот параметр на Warning если требуется получить предупреждение, когда это происходит в процессе моделирования. Установите параметр на Error если вы хотели бы, чтобы симуляция остановилась, когда это происходит.

`Gravitational acceleration` — Ускорение силы тяжести
`9.81 m/s^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Ускорение постоянной силы тяжести.

Трение

`Aggregate equivalent length of local resistances` — Вклад геометрии трубопровода к гидравлическим потерям
`1 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Длина трубопровода, который произвел бы эквивалентные гидравлические потери, как будет трубопровод с поворотами, изменениями области или другими неоднородными атрибутами.

`Internal surface absolute roughness` — Передайте стенную шероховатость по каналу
`15e-6 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Передайте стену по каналу абсолютная шероховатость. Этот параметр используется, чтобы определить коэффициент трения Дарси, который способствует падению давления в трубопроводе.

`Laminar flow upper Reynolds number limit` — Ламинарное течение верхний порог
2000 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Верхний предел числа Рейнольдса ламинарному течению. Вне этого номера жидкий режим является переходным и приближается к турбулентному режиму и становится полностью турбулентным в Turbulent flow lower Reynolds number limit.

`Turbulent flow lower Reynolds number limit` — Турбулентное течение более низкий порог
4000 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Более низкий предел числа Рейнольдса для турбулентного течения. Ниже этого номера режим течения является переходным и приближается к ламинарному течению и становится полностью ламинарным в Laminar flow upper Reynolds number limit.

`Laminar friction constant for Darcy friction factor` — Передайте по каналу трение, постоянное для ламинарных течений
64 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Передайте по каналу трение, постоянное для ламинарных течений. Ламинарный коэффициент трения Дарси получает вклад стенного трения в вычислениях падения давления.

Примеры модели

Частично заполненный трубопровод

Блок Partially Filled Pipe (IL) раньше моделировал освобождение и заполнение бака в нескольких настройках. Можно использовать live скрипт, которому предоставляют этот пример, чтобы изучить эффект различных настроек.

Документация

Partially Filled Pipe (IL)

Описание

Когда использовать частично заполненный трубопровод (IL) блок

Падение давления по трубопроводу

Массовый расход жидкости

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Входной параметр

`AL` — Относительный уровень жидкости связанного блока, m
физический сигнал

Вывод

`L` — Передайте уровень жидкости по каналу, m
физический сигнал

Параметры

Геометрия

`Pipe length` — Передайте длину по каналу
`5 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cross-sectional area` — Площадь поперечного сечения по каналу
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Hydraulic diameter` — Гидравлический диаметр
`0.1128 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Elevation drop from port A to port B` — Вертикальное расстояние между A и B
`5 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Initial liquid level` — Запуск уровня жидкости
`5 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Liquid level below zero` — Уведомить ли, если никакая жидкость не находится в трубопроводе
`Error` (значение по умолчанию) | `None` | `Warning`

`Gravitational acceleration` — Ускорение силы тяжести
`9.81 m/s^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Трение

`Aggregate equivalent length of local resistances` — Вклад геометрии трубопровода к гидравлическим потерям
`1 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Internal surface absolute roughness` — Передайте стенную шероховатость по каналу
`15e-6 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Laminar flow upper Reynolds number limit` — Ламинарное течение верхний порог
2000 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Turbulent flow lower Reynolds number limit` — Турбулентное течение более низкий порог
4000 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Laminar friction constant for Darcy friction factor` — Передайте по каналу трение, постоянное для ламинарных течений
64 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Примеры модели

Частично заполненный трубопровод

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Partially Filled Pipe (IL)

Описание

Когда использовать частично заполненный трубопровод (IL) блок

Падение давления по трубопроводу

Массовый расход жидкости

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

A — Жидкий порт изотермическая жидкость

B — Жидкий порт изотермическая жидкость

Входной параметр

AL — Относительный уровень жидкости связанного блока, m физический сигнал

Вывод

L — Передайте уровень жидкости по каналу, m физический сигнал

Параметры

Геометрия

Pipe length — Передайте длину по каналу 5 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Cross-sectional area — Площадь поперечного сечения по каналу 0.01 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Hydraulic diameter — Гидравлический диаметр 0.1128 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Elevation drop from port A to port B — Вертикальное расстояние между A и B 5 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Initial liquid level — Запуск уровня жидкости 5 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Liquid level below zero — Уведомить ли, если никакая жидкость не находится в трубопроводе Error (значение по умолчанию) | None | Warning

Gravitational acceleration — Ускорение силы тяжести 9.81 m/s^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Трение

Aggregate equivalent length of local resistances — Вклад геометрии трубопровода к гидравлическим потерям 1 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Internal surface absolute roughness — Передайте стенную шероховатость по каналу 15e-6 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Laminar flow upper Reynolds number limit — Ламинарное течение верхний порог2000 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Turbulent flow lower Reynolds number limit — Турбулентное течение более низкий порог4000 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Laminar friction constant for Darcy friction factor — Передайте по каналу трение, постоянное для ламинарных течений64 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Примеры модели

Частично заполненный трубопровод

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`AL` — Относительный уровень жидкости связанного блока, m
физический сигнал

`L` — Передайте уровень жидкости по каналу, m
физический сигнал

`Pipe length` — Передайте длину по каналу
`5 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cross-sectional area` — Площадь поперечного сечения по каналу
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Hydraulic diameter` — Гидравлический диаметр
`0.1128 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Elevation drop from port A to port B` — Вертикальное расстояние между A и B
`5 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Initial liquid level` — Запуск уровня жидкости
`5 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Liquid level below zero` — Уведомить ли, если никакая жидкость не находится в трубопроводе
`Error` (значение по умолчанию) | `None` | `Warning`

`Gravitational acceleration` — Ускорение силы тяжести
`9.81 m/s^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Aggregate equivalent length of local resistances` — Вклад геометрии трубопровода к гидравлическим потерям
`1 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Internal surface absolute roughness` — Передайте стенную шероховатость по каналу
`15e-6 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Laminar flow upper Reynolds number limit` — Ламинарное течение верхний порог
2000 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Turbulent flow lower Reynolds number limit` — Турбулентное течение более низкий порог
4000 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Laminar friction constant for Darcy friction factor` — Передайте по каналу трение, постоянное для ламинарных течений
64 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина