Гидравлическое сопротивление, заданное коэффициентом потерь
Локальные гидравлические сопротивления
Блок Local Resistance представляет типовое локальное гидравлическое сопротивление, такое как поворот, колено, арматура, фильтр, локальное изменение в сечении потока, и так далее. Падение давления, вызванное сопротивлением, вычисляется на основе коэффициента падения давления, который обычно приводится в каталогах, таблицах или учебниках по гидравлике. Коэффициент падения давления может быть задан или как константа, или таблицей, в которой он сведен в таблицу в зависимости от числа Рейнольдса.
Перепад давления между портом А и портом B:
где:
p является перепадом давления.
p A является абсолютным давлением в порте А.
p B является абсолютным давлением в порте B.
Если параметр Model parameterization устанавливается на By semi-empirical formulas, перепад давления связан с объемным расходом выражением:
где:
q является объемным расходом.
A является площадью потока.
K является коэффициентом сопротивления потоку.
ρ является плотностью жидкости.
p Cr является минимальным давлением турбулентного течения.
Если параметр Model parameterization устанавливается на By loss coefficient vs. Re table, перепад давления связан с объемным расходом выражением:
где K является теперь функцией числа Рейнольдса (Re). Его значение задано в диалоговом окне блока в табличной форме в зависимости от числа Рейнольдса:
где:
D H является гидравлическим диаметром потока:
ν является кинематической вязкостью.
Для коэффициента потери давления минимальное давление турбулентного течения, p cr, вычисляется согласно определенному методу перехода из ламинарного режима течения:
По отношению давления — переход от ламинарного к турбулентному режиму течения определяется следующими уравнениями:
p cr = (p в среднем + банкомат p) (1 – бегство B)
p в среднем = (p + p B)/2
где
| p в среднем | Среднее давление между распределительными коробками |
| Банкомат p | Атмосферное давление, 101 325 Па |
| Бегство B | Отношение давления при переходе между ламинарными и турбулентными режимами (значение параметров Laminar flow pressure ratio) |
По числу Рейнольдса — переход от ламинарного к турбулентному режиму определяется следующими уравнениями:
где
| Re cr | Критическое число Рейнольдса (значение параметров Critical Reynolds number) |
Блок обеспечивает две параметризации:
By semi-empirical formulas — Коэффициент падения давления принят постоянным для определенного направления потока. Режим течения может быть или ламинарным или турбулентным, в зависимости от числа Рейнольдса.
By loss coefficient vs. Re table — Коэффициент падения давления определяется функцией от числа Рейнольдса. Режим течения принят турбулентным в любом случае. Необходимо гарантировать, что содействующие данные потерь соответствуют этому режиму течения.
Сопротивление может быть симметричным или асимметричным. В симметричных сопротивлениях падение давления практически не зависит от направления потока, и одно значение коэффициента используется и для прямого и для обратного течения. Для асимметричных сопротивлений отдельные коэффициенты обеспечиваются для каждого направления потока. Если коэффициент потерь задан в табличном виде, таблица должна покрыть и положительное и отрицательные направления потока.
Связи A и B - гидравлические порты, сопоставленные с входным отверстием и выходным отверстием блока,соответственно.
Положительное направление блока на порте A относительно порта B. Это означает, что скорость потока жидкости положительна, если жидкость течет от А к B, и падение давления определяется как .
Инерция жидкости не учитывается.
Если вы выбираете параметризацию по отношениям в табличной форме K=f(Re), поток принят турбулентным.
Самая маленькая область прохода. Значением по умолчанию является 1e-4 м^2.
Выберите один из следующих методов для определения коэффициента падения давления:
By semi-empirical formulas — Введите скалярное значение для коэффициента падения давления. Для асимметричных сопротивлений необходимо обеспечить отдельные коэффициенты для прямого и обратного течения. Это - метод по умолчанию.
By loss coefficient vs. Re table — Введите таблицу данных коэффициентов потерь и соответствующих чисел Рейнольдса. Коэффициент потерь определяется одномерным поиском по таблице. У вас есть выбор двух методов интерполяции и двух методов экстраполяции. Для асимметричных сопротивлений таблица должна покрыть и положительное и отрицательные направления потока.
Коэффициент потерь для прямого течения (поток от А к B). Для простых идеальных настроек значение коэффициента может быть определено аналитически, но в большинстве случаев его значение определено опытным путем и указано в учебниках и табличных данных (например, см. [1]). Значением по умолчанию является 2. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By semi-empirical formulas.
Коэффициент потерь для обратного течения (поток от B к A). Параметр похож на коэффициент потерь для прямого течения и должен быть установлен на то же значение, если сопротивление симметрично. Значением по умолчанию является 2. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By semi-empirical formulas.
Если Model parameterization установлен в By semi-empirical formulasВыберите для блока режим перехода между ламинарным и турбулентным течениями:
Pressure ratio — Переход от ламинарного к турбулентному режиму является гладким и зависит от значения параметра Laminar flow pressure ratio. Этот метод обеспечивает лучшую сходимость моделирования.
Reynolds number — Переход от ламинарного к турбулентному режиму принят, чтобы произойти, когда число Рейнольдса достигает значения, заданного параметром Critical Reynolds number.
Отношение давления, при котором происходит смена ламинарного на турбулентный режим течения. Значением по умолчанию является 0.999. Этот параметр отображается, только если параметр Laminar transition specification устанавливается на Pressure ratio.
Максимальное значение числа Рейнольдса для ламинарного течения. Значение параметра зависит от геометрического профиля отверстия. Можно найти рекомендации для определения значения этого параметра в учебниках по гидравлике. Значением по умолчанию является 150. Этот параметр отображается, только если параметр Laminar transition specification устанавливается на Reynolds number.
Задайте вектор из входных значений для чисел Рейнольдса как одномерный массив. Вектор входных значений должен строго увеличиваться. Значения могут быть расположены с неоднородными интервалами. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции: необходимо ввести по крайней мере два значения для линейной интерполяции, по крайней мере три значения для сплайн-интерполяции. Значениями по умолчанию является [-4000, -3000, -2000, -1000, -500, -200, -100, -50, -40, -30, -20, -15, -10, 10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 4000, 5000, 10000]. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By loss coefficient vs. Re table.
Задайте вектор из значений потери давления одномерным массивом. Вектор коэффициентов потерь должен быть одного размера с вектором чисел Рейнольдса. Значениями по умолчанию является [0.25, 0.3, 0.65, 0.9, 0.65, 0.75, 0.90, 1.15, 1.35, 1.65, 2.3, 2.8, 3.10, 5, 2.7, 1.8, 1.46, 1.3, 0.9, 0.65, 0.42, 0.3, 0.20, 0.40, 0.42, 0.25]. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By loss coefficient vs. Re table.
Выберите один из следующих методов интерполяции для аппроксимации итогового значения, когда исходное значение находится между двумя последовательными узлами решетки:
Linear — Выберите эту опцию, чтобы получить лучшую эффективность.
Smooth — Выберите эту опцию, чтобы произвести непрерывную кривую с непрерывными производными первого порядка.
Для получения дополнительной информации об алгоритмах интерполяции смотрите страницу с описанием блока PS Lookup Table (1D). Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By loss coefficient vs. Re table.
Выберите один из следующих методов экстраполяции для определения выходного значения, когда входное значение найдется вне диапазона, указанного в списке аргументов:
Linear — Выберите эту опцию, чтобы произвести линию, соединяющую соседние значения в области экстраполяции и за пределами с областью интерполяции.
Nearest — Выберите эту опцию, чтобы произвести экстраполяцию, которая не выше самой высокой или ниже самой низкой точки в области данных.
Для получения дополнительной информации об алгоритмах экстраполяции смотрите страницу с описанием блока PS Lookup Table (1D). Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By loss coefficient vs. Re table.
Объемный расход через локальное сопротивление в начальный момент времени. Программное обеспечение Simscape™ использует этот параметр, чтобы вести начальную настройку компонента и модели. Могут быть проигнорированы начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или несовместимы с моделью. Установите столбец Priority на High приоритизировать эту переменную над другими.
Перепад давления между локальными портами сопротивления в начальный момент времени. Программное обеспечение Simscape использует этот параметр, чтобы вести начальную настройку компонента и модели. Могут быть проигнорированы начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или несовместимы с моделью. Установите столбец Priority на High приоритизировать эту переменную над другими.
Когда ваша модель находится в Ограниченном режиме редактирования, вы не можете редактировать следующие параметры:
Model parameterization
Interpolation method
Extrapolation method
Laminar transition specification
Все другие параметры блоков доступны для редактирования. Фактический набор изменяемых параметров блоков зависит от значения параметра Model parameterization во время перехода модели в режим Ограничения.
Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:
Fluid density
Fluid kinematic viscosity
Используйте блок Hydraulic Fluid или блок Custom Hydraulic Fluid, чтобы определить свойства жидкости.
Блок имеет следующие порты:
AГидравлический порт сопоставлен с входным отверстием сопротивления.
BГидравлический порт сопоставлен с выходным отверстием сопротивления.
[1] Idelchik, т.е. руководство гидравлического сопротивления, CRC дом Begell, 1994
Elbow | Gradual Area Change | Pipe Bend | Sudden Area Change | T-junction