Гидравлический трубопровод с сопротивлением, инерцией жидкости, сжимаемостью жидкости и свойствами гидростатики
Блоки низкого давления
Блок Segmented Pipe LP 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
где
V | Объем жидкости |
d | Передайте диаметр по каналу |
L | Передайте длину по каналу |
N | Количество сегментов |
Блок Constant Volume Hydraulic Chamber помещается между двумя ветвями, каждый состоящий из блока Resistive Pipe LP и блока Fluid Inertia. Каждый блок Resistive Pipe LP глыбы (- фрагмент th длины трубопровода, в то время как блок Fluid Inertia имеет L+L_adN+1)LN+1)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_ nN количество сегментов). Давления в этих узлах приняты, чтобы быть равными среднему давлению сегмента. Промежуточные узлы между Resistive Pipe LP и блоками Fluid Inertia присвоены, называет nn_0, nn_1, nn_2, …, nn_. Блоки Constant Volume Hydraulic Chamber называют nch_1, ch_2, …, ch_, блоки Resistive Pipe LP называют ntb_0, tb_1, tb_2, …, tb_, и блоки Fluid Inertia называют nfl_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:
где
N | Количество сегментов |
L | Передайте длину по каналу |
c | Скорость звука в жидкости |
| ω | Максимальная частота, которая будет наблюдаться в ответе трубопровода |
Приведенная ниже таблица содержит пример симуляции трубопровода, где первые четыре истинных собственных частоты составляют 89,1 Гц, 267 Гц, 446 Гц и 624 Гц.
| Количество сегментов | 1-й Режим | 2-й Режим | 3-й Режим | 4-й Режим |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 112.3 | – | – | – |
| 2 | 107.2 | 271.8 | – | – |
| 4 | 97.7 | 284.4 | 432.9 | 689 |
| 8 | 93.2 | 271.9 | 435.5 | 628 |
Как вы видите, ошибка меньше 5%, если восемь сегментированных версия используется.
Разница высот портов A и B распределена равномерно между сегментами трубопровода.
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.
Внутренний диаметр трубопровода. Значением по умолчанию является 0.01 m.
Геометрическая длина трубопровода. Значением по умолчанию является 5 m.
Количество сегментов сосредоточенного параметра в модели трубопровода. Значением по умолчанию является 1.
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.
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.
Сегменты абсолютного давления в трубопроводе в начальный момент времени. Введите скаляр для трубопровода одно сегмента и вектор для трубопровода мультисегмента. Число элементов в векторе должно совпадать с количеством сегментов в трубопроводе. Значение по умолчанию 0 Па.
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.
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. Значением по умолчанию является 2e-12 m/Pa.
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. Параметр используется, если параметр Pipe wall type устанавливается на Flexible Wall. Значением по умолчанию является 0.01 s.
Коэффициент удельной теплоемкости для блока Гидроемкость Постоянного Объема. Значением по умолчанию является 1.4.
Вертикальное положение порта A относительно базовой плоскости. Базовая плоскость принята эквивалентна, который использовал в параметре Port B elevation from reference plane. Значение по умолчанию 0m.
Вертикальное положение порта B относительно базовой плоскости. Базовая плоскость принята эквивалентна, который использовал в параметре Port A elevation from reference plane. Значение по умолчанию 0m.
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.
Когда ваша модель находится в Ограниченном режиме редактирования, вы не можете изменить следующий параметр:
Pipe wall type
Все другие параметры блоков доступны для редактирования. Фактический набор изменяемых параметров блоков зависит от значения параметра Pipe wall 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 | Linear Hydraulic Resistance | Resistive Pipe LP | Hydraulic Resistive Tube | Segmented Pipeline