Area Change (IL)

Расширение области или сокращение вдоль трубопровода в изотермической жидкой сети

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

Описание

Блок Change (IL) области моделирует внезапное или постепенное изменение области вдоль трубопровода с фиксированными областями и переменным направлением потока. Когда жидкость перемещается от порта A до порта B, это испытывает сокращение области. Когда потоки жидкости от порта B до порта A, это испытывает расширение области. Вход и области выхода могут быть равными.

И полуэмпирические и табличные формулировки доступны для корреляции потоков к потерям.

Полуэмпирическая формулировка

В полуэмпирической, аналитической формулировке потери в давлении и скорости характеризуются Гидравлическим коэффициентом потерь, K, в терминах пользовательского Contraction correction factor, _{сокращения} C, и Expansion correction factor, _{расширения} C, от Крейна [1]. Коэффициент, который характеризует изменение области, вычисляется и от коэффициентов потерь расширения и от сокращения и на основе скорости потока жидкости через блок.

Для постепенных конических сокращений области между 0 и 45 градусами коэффициент потерь сокращения:

$K_{c o n t r a c t i o n} = 0.8 C_{c o n t r a c t i o n} \sin (\frac{θ}{2}) (1 - R),$

где R является отношением области портов $\frac{A_{s m a l l e r}}{A_{b i g g e r}} .$ Для постепенного сокращения области между 45 и 180 градусами:

$K_{c o n t r a c t i o n} = \frac{C_{c o n t r a c t i o n}}{2} \sqrt{\sin (\frac{θ}{2})} (1 - R),$

где θ является Cone angle. Внезапное изменение области имеет угол 180 градусов. В этом случае коэффициент потерь вычисляется как $K_{c o n t r a c t i o n} = \frac{C}{2} (1 - R) .$

Для постепенных конических расширений области между 0 и 45 градусами коэффициент потерь расширения:

$K_{e x p a n s i o n} = 2.6 C_{e x p a n s i o n} \sin (\frac{θ}{2}) {(1 - R)}^{2},$

и для постепенного расширения области между 45 и 180 градусами:

$K_{e x p a n s i o n} = C_{e x p a n s i o n} {(1 - R)}^{2} .$

Гидравлический коэффициент потерь для сегмента изменения трубопровода вычисляется от этих значений как:

$K = K_{e x p a n s i o n} + \frac{K_{c o n t r a c t i o n} - K_{e x p a n s i o n}}{2} (\tanh (\frac{3 {\dot{m}}_{A}}{{\dot{m}}_{t h}}) + 1),$

где:

$\dot{m}$ _A является массовым расходом жидкости через порт A. Масса сохраняется через сегмент: ${\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{B} = 0.$
${\dot{m}}_{t h}$ пороговый массовый расход жидкости для реверсирования потока, которое основано на Critical Reynolds number, Re _c:

${\dot{m}}_{t h} = \frac{{Re}_{c} A_{R} υ \bar{ρ}}{D_{h}},$
где:
- A _R является самой маленькой областью сегмента (или Cross-sectional area at port A или Cross-sectional area at port B.)
- ν является жидкой кинематической вязкостью.
- $\bar{ρ}$ средняя плотность жидкости.
- D _h является гидравлическим диаметром в A _R: $D_{h} = \sqrt{\frac{4 A_{R}}{π}} .$

Параметризация табличных данных

Коэффициент потерь может также быть параметрирован с пользовательскими предоставленными данными, интерполированными из числа Рейнольдса в самой маленькой области, которая в свою очередь является функцией Critical Reynolds number:

$K = T L U ({Re}_{c}) .$

Линейная интерполяция используется между точками данных, и экстраполяция ближайшего соседа используется вне табличных контуров.

Перепад давления

Перепад давления по изменению области

$p_{A} - p_{B} = \frac{{\dot{m}}^{2}}{2 \bar{ρ} A_{R}^{2}} (1 - R^{2}) + Δ p_{l o s s},$

где падение давления:

$Δ p_{l o s s} = \frac{K}{2 \bar{ρ} A_{R}^{2}} {\dot{m}}_{A} \sqrt{{\dot{m}}_{A}^{2} + {\dot{m}}_{t h}^{2}} .$

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Жидкий порт записи.

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Жидкий выходной порт.

Параметры

развернуть все

`Cone angle` — Постепенный угол изменения области
30 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Угол расширения для постепенного изменения области, параметрированного как конус.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Local loss parameterization на Semi-empirical correlation - gradual area change.

`Local loss parameterization` — Модель гидравлических потерь
`Semi-empirical correlation - sudden area change` (значение по умолчанию) | `Semi-empirical correlation - gradual area change` | `Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number`

Модель гидравлических потерь из-за изменения области. Можно выбрать из двух аналитических, полуэмпирических формулировок, или можно обеспечить собственные данные путем выбора Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number.

`Cross-sectional area at port A` — Область в порте А
`0.02 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Область во входе раздела, порте A.

`Cross-sectional area at port B` — область в порте B
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Область в выходе раздела, порте B.

`Reynolds number vector` — Вектор из значений числа Рейнольдса для табличной параметризации
[10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000] (значение по умолчанию) | `1-by-n vector`

Вектор из значений числа Рейнольдса для табличной параметризации изменения области. Элементы должны соответствовать непосредственные элементам Contraction loss coefficient vector и параметров Expansion loss coefficient vector. Векторные значения перечислены в порядке возрастания.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Local loss parameterization на Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number.

`Contraction loss coefficient vector` — Вектор из коэффициентов потерь для сокращения области
[5, 2.7, 1.8, 1.46, 1.3, .9, .65, .42, .3, .2] (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Вектор из коэффициентов потерь для сокращения области, соответствующего параметру Reynolds number vector, где n является длиной Reynolds number vector. Элементы перечислены в порядке убывания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Local loss parameterization на Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number.

`Expansion loss coefficient vector` — Вектор из коэффициентов потерь для расширения области
[3.1, 2.3, 1.65, 1.35, 1.15, .9, .75, .65, .9, .65] (значение по умолчанию) | `1-by-n vector`

Вектор из коэффициентов потерь для расширения области, соответствующего параметру Reynolds number vector, где n является длиной Reynolds number vector. Элементы перечислены в порядке убывания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Local loss parameterization на Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number.

`Expansion correction factor` — Коэффициент в полуэмпирическом уравнении коэффициента потерь
1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Коэффициент используется в полуэмпирическом вычислении коэффициента потерь расширения области.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Local loss parameterization на также:

Semi-empirical correlation - sudden area change
Semi-empirical correlation - gradual area change

`Contraction correction factor` — Коэффициент в полуэмпирическом уравнении коэффициента потерь
1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Коэффициент используется в полуэмпирическом вычислении коэффициента потерь сокращения области.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Local loss parameterization на также:

Semi-empirical correlation - sudden area change
Semi-empirical correlation - gradual area change

`Critical Reynolds number` — Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения
150 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения через отверстие.

Примеры модели

Система смазки

Упрощенная версия системы смазки питается центробежным насосом. Система состоит из пяти главных модулей: Накачайте Модуль, Очистите Модуль, Коллектор Теплообменника, Коллектор Сопла и Блок управления. И насос и очищать модуль создаются вокруг центробежного насоса. Очищать Модуль собирает жидкость, разряженную соплами, и качает ее назад в резервуар Модуля Насоса. Блок управления генерирует команды, чтобы обойти или теплообменник, представленный как локальное сопротивление, или блок сопел. В действительной системе эти команды сгенерированы датчиками температуры, установленными в полостях смазки.

Ссылки

[1] Поток жидкостей через клапаны, подборы кривой и трубопровод, клапаны подъемного крана Северная Америка, технический документ № 410M

[2] Idelchik, т.е. руководство гидравлического сопротивления, CRC дом Begell, 1994

Введенный в R2020a

Документация

Area Change (IL)

Описание

Полуэмпирическая формулировка

Параметризация табличных данных

Перепад давления

Порты

Сохранение

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Параметры

`Cone angle` — Постепенный угол изменения области
30 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

`Local loss parameterization` — Модель гидравлических потерь
`Semi-empirical correlation - sudden area change` (значение по умолчанию) | `Semi-empirical correlation - gradual area change` | `Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number`

`Cross-sectional area at port A` — Область в порте А
`0.02 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cross-sectional area at port B` — область в порте B
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Reynolds number vector` — Вектор из значений числа Рейнольдса для табличной параметризации
[10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000] (значение по умолчанию) | `1-by-n vector`

Зависимости

`Contraction loss coefficient vector` — Вектор из коэффициентов потерь для сокращения области
[5, 2.7, 1.8, 1.46, 1.3, .9, .65, .42, .3, .2] (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Зависимости

`Expansion loss coefficient vector` — Вектор из коэффициентов потерь для расширения области
[3.1, 2.3, 1.65, 1.35, 1.15, .9, .75, .65, .9, .65] (значение по умолчанию) | `1-by-n vector`

Зависимости

`Expansion correction factor` — Коэффициент в полуэмпирическом уравнении коэффициента потерь
1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

`Contraction correction factor` — Коэффициент в полуэмпирическом уравнении коэффициента потерь
1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

`Critical Reynolds number` — Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения
150 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Примеры модели

Система смазки

Ссылки

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Area Change (IL)

Описание

Полуэмпирическая формулировка

Параметризация табличных данных

Перепад давления

Порты

Сохранение

A — Жидкий порт изотермическая жидкость

B — Жидкий порт изотермическая жидкость

Параметры

Cone angle — Постепенный угол изменения области30 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Local loss parameterization — Модель гидравлических потерь Semi-empirical correlation - sudden area change (значение по умолчанию) | Semi-empirical correlation - gradual area change | Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number

Cross-sectional area at port A — Область в порте А 0.02 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Cross-sectional area at port B — область в порте B 0.01 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Reynolds number vector — Вектор из значений числа Рейнольдса для табличной параметризации[10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000] (значение по умолчанию) | 1-by-n vector

Зависимости

Contraction loss coefficient vector — Вектор из коэффициентов потерь для сокращения области[5, 2.7, 1.8, 1.46, 1.3, .9, .65, .42, .3, .2] (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Зависимости

Expansion loss coefficient vector — Вектор из коэффициентов потерь для расширения области[3.1, 2.3, 1.65, 1.35, 1.15, .9, .75, .65, .9, .65] (значение по умолчанию) | 1-by-n vector

Зависимости

Expansion correction factor — Коэффициент в полуэмпирическом уравнении коэффициента потерь1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Contraction correction factor — Коэффициент в полуэмпирическом уравнении коэффициента потерь1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Critical Reynolds number — Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения150 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Примеры модели

Система смазки

Ссылки

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`Cone angle` — Постепенный угол изменения области
30 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Local loss parameterization` — Модель гидравлических потерь
`Semi-empirical correlation - sudden area change` (значение по умолчанию) | `Semi-empirical correlation - gradual area change` | `Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number`

`Cross-sectional area at port A` — Область в порте А
`0.02 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cross-sectional area at port B` — область в порте B
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Reynolds number vector` — Вектор из значений числа Рейнольдса для табличной параметризации
[10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000] (значение по умолчанию) | `1-by-n vector`

`Contraction loss coefficient vector` — Вектор из коэффициентов потерь для сокращения области
[5, 2.7, 1.8, 1.46, 1.3, .9, .65, .42, .3, .2] (значение по умолчанию) | 1 n вектором

`Expansion loss coefficient vector` — Вектор из коэффициентов потерь для расширения области
[3.1, 2.3, 1.65, 1.35, 1.15, .9, .75, .65, .9, .65] (значение по умолчанию) | `1-by-n vector`

`Expansion correction factor` — Коэффициент в полуэмпирическом уравнении коэффициента потерь
1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Contraction correction factor` — Коэффициент в полуэмпирическом уравнении коэффициента потерь
1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Critical Reynolds number` — Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения
150 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина