Jet Pump (IL)

Жидко-жидкий струйный насос в изотермической жидкой сети

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Изотермическая Жидкость / Pumps & Motors

Описание

Блок Jet Pump (IL) моделирует жидко-жидкий струйный насос в изотермической жидкой сети с тем же поводом и жидкостями всасывания. Повод вводит первичное сопло в порте A, который чертит в жидкости всасывания через входной порт S. После смешивания в горловине объединенный поток расширяется через диффузор и разряжен в порте B. Общий скачок давления по насосу является суммой отдельных вкладов трения и изменения области в каждом разделе насоса и изменений импульса в горловине. Соглашение знака для уравнений ниже соответствует положительному потоку в горловину.

Схематичный струйный насос

Изменения в давлении из-за изменений области

Массовый расход жидкости сохраняется в насосе:

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

где $\dot{m}$ _A является массовым расходом жидкости через порт A, $\dot{m}$ _S является массовым расходом жидкости через порт S, и $\dot{m}$ _A является массовым расходом жидкости через порт B.

Используя массовое сохранение и Бернуллиевый Принцип, переключается область, сегменты насоса могут быть описаны в терминах скачка давления. Скачок давления, сопоставленный с соплом:

$Δ p_{a,}_{N o z z l e} = \frac{{\dot{m}}_{A}}{4 ρ A_{N}^{2}},$

или 0, какой бы ни больше. Формулировка зависит от:

A _N, Nozzle area, взятый в его самом широком разделе.
ρ, плотность жидкости.

Это принято, что вход сопла намного больше, чем выход сопла.

Несмотря на то, что геометрия типичного входа всасывания не формируется как сопло, она эффективно испытывает тот же тип сокращения области, как она вводит горловину вокруг выхода сопла. Это кольцо принято, чтобы быть намного меньшим, чем вход всасывания. Скачок давления из-за этого сокращения области:

$Δ p_{a,}_{A n n u l u s} = \frac{{\dot{m}}_{S}}{4 ρ {(A_{T} - A_{N})}^{2}},$

или 0, какой бы ни больше. A _T является площадью поперечного сечения горловины. Скачок давления по расширению диффузора:

$Δ p_{a,}_{D i f f u s e r} = - \frac{{\dot{m}}_{B}^{2}}{2 ρ A_{T}^{2}} (1 - a^{2}),$

где a является Diffuser inlet to outlet area ratio.

Обратные потоки

В случае обратного потока не моделируется эффект площади сопла на скачке давления, и поэтому теките, перемещаясь от горловины до сопла, не подвергнется никакому перепаду давления. Это гарантирует числовую устойчивость блока в процессе моделирования обратных потоков.

Изменения в давлении из-за смешивания

Смешивание между поводом и потоками всасывания происходит в горловине. Это изменение в импульсе сопоставлено с изменением в давлении:

$Δ p_{m i x i n g} = \frac{\frac{{\dot{m}}_{A}^{2}}{b} + \frac{{\dot{m}}_{S}^{2}}{1 - b} - {\dot{m}}_{B}^{2}}{ρ A_{T}},$

где b является Nozzle to throat area ratio, который задан между самыми большими и самыми маленькими площадями поперечного сечения сопла.

Падения давления на трение

Поток несет потери из-за трения в сопле, вторичном входе всасывания, горловине и диффузоре. Эти потери вычисляются на основе коэффициента, заданного для каждого раздела и области или отношения области, между различными разделами насоса. Обратите внимание на то, что трение подвергается падению давления, независимо от направления потока. Падение давления в сопле из-за трения:

$Δ p_{f, N o z z l e} = K_{N} \frac{{\dot{m}}_{A} | {\dot{m}}_{A} |}{2 ρ A_{N}^{2}},$

где K _N является Primary flow nozzle loss coefficient. Падение давления на трение в потоке всасывания через кольцо:

$Δ p_{f, A n n u l u s} = K_{S} \frac{{\dot{m}}_{S} | {\dot{m}}_{S} |}{2 ρ {(A_{T} - A_{N})}^{2}},$

где K _S является Secondary flow entry loss coefficient. Падение давления в горловине из-за трения:

$Δ p_{f, T h r o a t} = K_{T} \frac{{\dot{m}}_{B} | {\dot{m}}_{B} |}{2 ρ A_{T}^{2}},$

где K _T является Throat loss coefficient. Падение давления в диффузоре из-за трения:

$Δ p_{f, D i f f u s e r} = K_{D} \frac{{\dot{m}}_{B} | {\dot{m}}_{B} |}{2 ρ A_{T}^{2}},$

где K _D является Diffuser loss coefficient. Обратите внимание на то, что знак соответствует отрицательному потоку от горловины к порту B. Потери заданы для областей самой высокой скорости в потоке. Поэтому площадь горловины, которая равна входной области диффузора, используется в уравнении диффузора потерь.

Давление насыщения в сопле

Кавитация происходит, когда область низкого давления в потоке падает ниже давления насыщения пара. Это создает карманы пара в жидкости и препятствует дальнейшему увеличению потока через насос. Можно смоделировать этот предел скорости потока жидкости путем определения Minimum nozzle pressure, вне которого скорость жидкости останется постоянной. Общий скачок давления по насосу зависит от этого порога давления при выходе сопла. Между соплом и диффузором, скачок давления также

$p_{B} - p_{N} = Δ p_{m i x i n g} + Δ p_{f, T h r o a t} + Δ p_{f, D i f f u s e r} - Δ p_{a, D i f f u s e r}$

или $p_{B} - p_{N, \min},$ какой бы ни меньше.

Общий скачок давления в сопле:

$p_{A} - p_{N} = Δ p_{a, N o z z l e} + Δ p_{f, N o z z l e} .$

Общий скачок давления в кольце:

$p_{S} - p_{N} = Δ p_{a, A n n u l u s} + Δ p_{f, A n n u l u s} .$

Допущения и ограничения

Поводом и жидкостями всасывания является то же самое.
Смешивание в горловине принято, чтобы быть универсальным и завершенным.
Вход сопла намного больше, чем выход сопла, и струйное кольцо всасывания намного меньше, чем вход всасывания.
Изменение в давлении из-за сопла не моделируется для обратных потоков.
Любой эффект кавитации моделируется как максимальный предел на скорости потока жидкости в горловине.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Движущий входной порт жидкости.

`S` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Входной порт жидкости всасывания.

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Смешанный жидкий порт выхода.

Параметры

развернуть все

`Nozzle area` — Сопло вставило область
`1e-4` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения входного сопла в его самом широком разделе. Движущая жидкость вводит струйный насос через сопло.

`Nozzle to throat area ratio` — Выход сопла к площади горловины
0.25 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Характеристическое отношение выхода сопла и площадей поперечного сечения горловины.

`Diffuser inlet to outlet area ratio` — Отношение геометрии диффузора
0.25 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Характеристическое отношение входа диффузора и площадей поперечного сечения выхода.

`Primary flow nozzle loss coefficient` — Коэффициент потери на трение
0.05 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Характеризует потери в давлении из-за трения сопла в движущем потоке.

`Secondary flow entry loss coefficient` — Коэффициент потери на трение
0.005 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Характеризует потери в давлении в потоке всасывания из-за входного трения всасывания.

`Throat loss coefficient` — Коэффициент потери на трение
0.1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Характеризует потери в давлении в смеси из-за трения горловины.

`Diffuser loss coefficient` — Коэффициент потери на трение
0.1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Характеризует потери в давлении, должном в смешанном потоке из-за трения в диффузоре.

`Minimum nozzle pressure` — Минимальное давление при выходе сопла
0.1 Па (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Устанавливает максимальный позволенный скачок давления в струйном насосе. Если давления в выходном падении сопла ниже этого значения, блок симулирует эффект кавитации путем ограничения скорости жидкости скоростью при минимальном давлении сопла.

Введенный в R2020a

Документация

Jet Pump (IL)

Описание

Изменения в давлении из-за изменений области

Изменения в давлении из-за смешивания

Падения давления на трение

Давление насыщения в сопле

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`S` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Параметры

`Nozzle area` — Сопло вставило область
`1e-4` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Nozzle to throat area ratio` — Выход сопла к площади горловины
0.25 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Diffuser inlet to outlet area ratio` — Отношение геометрии диффузора
0.25 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Primary flow nozzle loss coefficient` — Коэффициент потери на трение
0.05 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Secondary flow entry loss coefficient` — Коэффициент потери на трение
0.005 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Throat loss coefficient` — Коэффициент потери на трение
0.1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Diffuser loss coefficient` — Коэффициент потери на трение
0.1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Minimum nozzle pressure` — Минимальное давление при выходе сопла
0.1 Па (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Jet Pump (IL)

Описание

Изменения в давлении из-за изменений области

Изменения в давлении из-за смешивания

Падения давления на трение

Давление насыщения в сопле

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

A — Жидкий порт изотермическая жидкость

S — Жидкий порт изотермическая жидкость

B — Жидкий порт изотермическая жидкость

Параметры

Nozzle area — Сопло вставило область 1e-4 м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Nozzle to throat area ratio — Выход сопла к площади горловины0.25 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Diffuser inlet to outlet area ratio — Отношение геометрии диффузора0.25 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Primary flow nozzle loss coefficient — Коэффициент потери на трение0.05 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Secondary flow entry loss coefficient — Коэффициент потери на трение0.005 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Throat loss coefficient — Коэффициент потери на трение0.1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Diffuser loss coefficient — Коэффициент потери на трение0.1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Minimum nozzle pressure — Минимальное давление при выходе сопла0.1 Па (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`S` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`Nozzle area` — Сопло вставило область
`1e-4` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Nozzle to throat area ratio` — Выход сопла к площади горловины
0.25 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Diffuser inlet to outlet area ratio` — Отношение геометрии диффузора
0.25 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Primary flow nozzle loss coefficient` — Коэффициент потери на трение
0.05 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Secondary flow entry loss coefficient` — Коэффициент потери на трение
0.005 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Throat loss coefficient` — Коэффициент потери на трение
0.1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Diffuser loss coefficient` — Коэффициент потери на трение
0.1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Minimum nozzle pressure` — Минимальное давление при выходе сопла
0.1 Па (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина