Segmented Pipeline

Гидравлический трубопровод с резистивным, инерцией жидкости и свойствами сжимаемости жидкости

Библиотека

Трубопровод

  • Segmented Pipeline block

Описание

Блок Segmented Pipeline моделирует гидравлические трубопроводы с круглыми сечениями. Гидравлические трубопроводы, которые являются по сути элементами распределенного параметра, представлены наборами идентичных, соединенных последовательно, сегменты сосредоточенного параметра. Это принято это, чем больше количество сегментов, тем ближе модель сосредоточенного параметра становится к ее дубликату распределенного параметра. Эквивалентную схему трубопровода, принятого в блоке, показывают ниже, наряду с настройкой сегмента.

Конвейерно обработайте эквивалентную схему

Настройка сегмента

Модель содержит столько же блоков Constant Volume Hydraulic Chamber, сколько существуют сегменты. Объем жидкости в емкостях, равный

V=π·d24LN

где

VОбъем жидкости
dПередайте диаметр по каналу
LПередайте длину по каналу
NКоличество сегментов

Блок Constant Volume Hydraulic Chamber помещается между двумя ветвями, каждый состоящий из блока Hydraulic Resistive Tube и блока Fluid Inertia. Каждый блок Hydraulic Resistive Tube глыбы (L+L_adN+1)- фрагмент th длины трубопровода, в то время как блок Fluid Inertia имеет LN+1) длина (L_ad обозначает дополнительную длину трубопровода, равную, чтобы агрегировать эквивалентную длину трубопровода локальные сопротивления, такие как подбор кривой, колена, повороты, и так далее).

Узлы, с которыми соединяются блоки Constant Volume Hydraulic Chamber, присвоены, называет N_1, N_2, …, N_n N количество сегментов). Давления в этих узлах приняты, чтобы быть равными среднему давлению сегмента. Промежуточные узлы между Hydraulic Resistive Tube и блоками Fluid Inertia присвоены, называет nn_0, nn_1, nn_2, …, nn_n. Блоки Constant Volume Hydraulic Chamber называют ch_1, ch_2, …, ch_n, блоки Hydraulic Resistive Tube называют tb_0, tb_1, tb_2, …, tb_n, и блоки Fluid Inertia называют fl_in_0, fl_in_1, fl_in_2, …, fl_in_n.

Количество сегментов определяет количество вычислительных узлов, сопоставленных с блоком. Более высокий номер увеличивает точность модели, но уменьшает скорость симуляции. Экспериментируйте с различными числами, чтобы получить подходящий компромисс между точностью и скоростью. Используйте следующее уравнение в качестве начальной точки в оценке подходящего количества сегментов:

N>4Lπ·cω

где:

NКоличество сегментов
LПередайте длину по каналу
cСкорость звука в жидкости
ωМаксимальная частота, которая будет наблюдаться в ответе трубопровода

Таблица содержит пример симуляции трубопровода, где первые четыре истинных собственных частоты составляют 89,1 Гц, 267 Гц, 446 Гц и 624 Гц.

Количество сегментов1-й Режим2-й Режим3-й Режим4-й Режим
1112.3–––
2107.2271.8––
497.7284.4432.9689
893.2271.9435.5628

Ошибка между симулированными и фактическими собственными частотами меньше 5%, если модель с восемью сегментами используется.

Скорость потока жидкости через трубопровод положительна, если это направлено на порте A относительно порта B. Перепад давления положителен, если давление выше в порте А, чем в порте B.

Основные допущения и ограничения

Поток принимается непрерывным по длине трубопровода.

Параметры

Pipe internal diameter

Внутренний диаметр трубопровода. Значением по умолчанию является 0.01 m.

Pipe length

Геометрическая длина трубопровода. Значением по умолчанию является 5 m.

Number of segments

Количество сегментов сосредоточенного параметра в модели трубопровода. Значением по умолчанию является 1.

Aggregate equivalent length of local resistances

Этот параметр представляет общую эквивалентную продолжительность всех локальных сопротивлений, сопоставленных с трубопроводом. Можно объяснить падение давления, вызванное локальными сопротивлениями, такими как повороты, подборы кривой, арматура, потери входного отверстия/выхода, и так далее, путем добавления в геометрическую длину трубопровода совокупной эквивалентной продолжительности всех локальных сопротивлений. Эта длина добавляется к геометрической длине трубопровода только для гидравлического расчета сопротивления. И объем жидкости и инерция жидкости определяются на основе геометрической длины трубопровода только. Значением по умолчанию является 1 m.

Internal surface roughness height

Размер шероховатости на внутренней поверхности трубопровода. Параметр обычно указывается в табличных данных или каталогах производителя. Значением по умолчанию является 1.5e-5 m, который соответствует цельнотянутой трубе.

Laminar flow upper margin

Задает число Рейнольдса, в котором ламинарный режим течения жидкости принят, чтобы начать переходить в турбулентный. Математически, это - максимальное значение числа Рейнольдса при полностью разработанном ламинарном течении. Значением по умолчанию является 2000.

Turbulent flow lower margin

Задает число Рейнольдса, в котором режим турбулентного течения принят, чтобы быть полностью разработанным. Математически, это - минимальное число Рейнольдса в турбулентном течении. Значением по умолчанию является 4000.

Pipe wall type

Параметр может иметь одно из двух значений: Rigid Wall или Flexible Wall. Если параметр устанавливается на Rigid Wall, пограничное течение не учтено, который может повысить вычислительную эффективность. Значение Flexible Wall рекомендуется для шлангов и металлических каналов, где пограничное течение может влиять на поведение системы. Значением по умолчанию является Rigid Wall.

Static pressure-diameter coefficient

Коэффициент, который устанавливает отношение между давлением и внутренним диаметром при установившихся условиях. Этот коэффициент может быть определен аналитически для цилиндрических металлических каналов или экспериментально для шлангов. Параметр используется, если параметр Pipe wall type устанавливается на Flexible Wall, и значением по умолчанию является 2e-10 m/Pa.

Viscoelastic process time constant

Постоянная времени в передаточной функции, которая связывает внутренний диаметр по каналу с изменением давления. При помощи этого параметра симулированный эластичный или вязкоупругий процесс аппроксимирован задержкой первого порядка. Значение определено экспериментально или введено производителем. Значением по умолчанию является 0.008 s.

Specific heat ratio

Коэффициент удельной теплоемкости для блока Гидроемкость Постоянного Объема. Значением по умолчанию является 1.4.

Initial pressures at model nodes

Позволяет вам задать начальное условие при давлении в сегментах трубопровода. Параметр может иметь одно из двух значений:

  • The same initial pressure for all nodes — Начальное давление во всех сегментах трубопровода является тем же самым и задано значением параметров Initial pressure. Это значение по умолчанию.

  • Custom — Позволяет вам задать начальное давление индивидуально для каждого сегмента трубопровода, при помощи параметра Initial pressure vector. Размер вектора должен быть равен количеству сегментов трубопровода, заданных значением параметров Number of segments.

Initial pressure

Задает начальное давление во всех сегментах трубопровода. Параметр используется, если параметр Initial pressures at model nodes устанавливается на The same initial pressure for all nodes, и значением по умолчанию является 0.

Initial pressure vector

Позволяет вам задать начальное давление индивидуально для каждого сегмента трубопровода. Параметр используется, если параметр Initial pressures at model nodes устанавливается на Custom. Размер вектора должен быть равен количеству сегментов трубопровода, заданных значением параметров Number of segments.

Initial flow rate

Задает начальный объемный расход через трубопровод. Значением по умолчанию является 0 m^3/s.

 Ограниченные параметры

Глобальные параметры

Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:

  • Fluid density

  • Fluid kinematic viscosity

Используйте блок Hydraulic Fluid или блок Custom Hydraulic Fluid, чтобы определить свойства жидкости.

Порты

Блок имеет следующие порты:

A

Гидравлический порт сопоставлен с входным отверстием трубопровода.

B

Гидравлический порт сопоставлен с выходным отверстием трубопровода.

Расширенные возможности

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

Смотрите также

| |

Темы

Введен в R2006a

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте