Гидравлический трубопровод с учетом потерь на трение и гидростатики
Блоки низкого давления
Блок Resistive Pipe LP моделирует гидравлические трубопроводы, с круглым и некруглым сечениями, и учитывает только гидравлическое сопротивление. Другими словами, блок разрабатывается с основным допущением установившегося течения жидкости. Ни сжимаемость жидкости, ни инерция жидкости не рассматриваются в модели, означая, что функции, такие как гидравлический удар не могут быть исследованы. При необходимости можно добавить сжимаемость жидкости, инерцию жидкости и другие эффекты к модели с помощью других блоков, таким образом произведя более реальную модель.
Эффекты разрыва потока также не рассматриваются, принимая, что течение полностью неразрывно по длине трубопровода. Для анализа локальных сопротивлений, таких как изгибы, арматура, входное и выходное отверстия и так далее, преобразуйте сопротивления в эквивалентные им длины, и затем суммируйте все сопротивления, получая совокупную длину. Затем прибавьте эту длину к геометрической длине трубопровода.
Падение давления на трение вычисляется уравнением Дарси, в котором потери пропорциональны потоку, зависящему от коэффициента трения и квадрату скорости потока жидкости. Коэффициент трения в турбулентном режиме определяется с аппроксимацией Haaland (см. [1]). Коэффициент трения при переходе от ламинарного к турбулентному режиму определяется с линейной интерполяцией между экстремальными точками режимов. В результате этих предположений труба симулирована согласно следующим уравнениям:
где
| p | Падение давления вдоль трубопровода из-за трения |
| q | Скорость потока жидкости через трубопровод |
| Re | Число Рейнольдса |
| ReL | Максимальное значение числа Рейнольдса при ламинарном течении |
| ReT | Минимальное число Рейнольдса в турбулентном течении |
| Ks | Масштабный фактор, который характеризует сечение канала |
| fL | Коэффициент трения на ламинарной границе |
| fT | Коэффициент трения на турбулентной границе |
| A | Площадь поперечного сечения по каналу |
| DH | Передайте гидравлический диаметр по каналу |
| L | Геометрическая длина трубопровода |
| Leq | Совокупная эквивалентная продолжительность локальных сопротивлений |
| r | Высота шероховатости на внутренней поверхности трубопровода |
| ν | Жидкая кинематическая вязкость |
| zA, zB | Вертикальные изменения порта А трубопровода и порта B, соответственно |
| g | Ускорение силы тяжести |
Положительное направление блока на порте A относительно порта B. Это означает, что скорость потока жидкости положительна, если она течет от А к B, и падение давления определяется как .
Поток принимается непрерывным по длине трубопровода.
Инерция жидкости, сжимаемость жидкости и пограничное течение не учтены.
Тип сечения канала: Circular или Noncircular. Для круглого сечения вы задаете его внутренний диаметр. Для некруглого сечения вы задаете его гидравлический диаметр и площадь поперечного сечения по каналу. Значением по умолчанию параметра является Circular.
Внутренний диаметр по каналу. Параметр используется, если Pipe cross section type установлен в Circular. Значением по умолчанию является 0.01 m.
Площадь поперечного сечения по каналу. Параметр используется, если Pipe cross section type установлен в Noncircular. Значением по умолчанию является 1e-4 м^2.
Гидравлический диаметр сечения канала. Параметр используется, если Pipe cross section type установлен в Noncircular. Значением по умолчанию является 0.0112 m.
Используемый в вычислениях коэффициент трения при ламинарном течении. Форма сечения канала определяет значение. Для трубопровода с некруглым сечением, установленным коэффициент на соответствующее значение, например, 56 для квадрата, 96 для концентрического кольца, 62 для прямоугольника (2:1), и так далее [1]. Значением по умолчанию является 64, который соответствует трубе круглого сечения.
Геометрическая длина трубопровода. Значением по умолчанию является 5 m.
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. Значением по умолчанию является 1 m.
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.
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.
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.
Параметр задает высоту по вертикали порта А трубы относительно базовой плоскости. Значение по умолчанию 0.
Параметр задает высоту по вертикали порта В трубы относительно базовой плоскости. Значение по умолчанию 0.
Значение ускорения свободного падения (g). Блок использует этот параметр, чтобы вычислить эффекты градиента вертикального изменения между портами на их перепаде давления. Значением по умолчанию является 9.80655 м/с^2.
Значение в начальный момент времени перепада давления между портами. Программное обеспечение Simscape™ использует этот параметр, чтобы вести начальную настройку этого компонента и модели. Могут быть проигнорированы начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или которые несовместимы с моделью. Установите столбец Priority на High приоритизировать эту переменную по другому, более низкому приоритету, переменным.
Значение в начальный момент времени скорости потока жидкости через порты. Программное обеспечение Simscape использует этот параметр, чтобы вести начальную настройку этого компонента и модели. Могут быть проигнорированы начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или которые несовместимы с моделью. Установите столбец Priority на High приоритизировать эту переменную по другому, более низкому приоритету, переменным.
Когда ваша модель находится в Ограниченном режиме редактирования, вы не можете изменить следующий параметр:
Pipe cross section type
Все другие параметры блоков доступны для редактирования. Фактический набор изменяемых параметров блоков зависит от значения параметра Pipe cross section type 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 трубопровода.
BГидравлический порт сопоставлен с выходным отверстием трубопровода.
[1] Белый, F.M., вязкий поток жидкости, McGraw-Hill, 1991
Hydraulic Pipeline | Hydraulic Pipe LP | Hydraulic Pipe LP with Variable Elevation | Linear Hydraulic Resistance | Resistive Pipe LP with Variable Elevation | Hydraulic Resistive Tube | Segmented Pipeline | Segmented Pipe LP