Тепловые модели Liquid основаны на конечном методе объема. Этот метод дискретизирует тепловую жидкую систему в несколько объемов управления, которые взаимодействуют через разделяемые интерфейсы. Система нефтепровода является одним примером: можно смоделировать эту систему в виде набора сегментов трубопровода, которые соединяются последовательно вдоль длины трубопровода.
Дискретизация трубопроводной системы
Объем управления может представлять тепловой жидкий компонент, такой как нефтепровод или часть компонента, такого как сегмент трубопровода. Можно дискретизировать тепловую жидкую систему и ее компоненты так точно, как вам нужно, например, чтобы увеличить точность симуляции. Однако, чем более прекрасный дискретизация, тем больше сложность модели — и медленнее симуляция.
Тепловые Жидкие блоки представляют объем управления компонента с помощью внутреннего узла. Этот узел обеспечивает жидкое давление и температуру в компоненте. Узел не отображается, но можно получить доступ к его параметрам и переменным с помощью регистрации данных Simscape™. Для получения дополнительной информации займитесь Логгированием Данных моделирования.
Узлы Simscape в трубопроводе (TL) блок
Два физических принципа управляют динамической эволюцией жидкого давления и температуры во внутреннем узле объема управления: массовое сохранение и энергосбережение. Расчет давления и температуры выполняется для объема управления, окружающего внутренний узел. Этот объем управления является суммарным объемом теплового жидкого компонента, который представляет блок.
Второй набор узлов представляет интерфейсы, через которые конечный объем может взаимодействовать со своими соседями. Эти узлы отображаются как порты сохранения Simscape, из которых Тепловые Жидкие порты сохранения являются самыми важными. Путем разрешения обмена массой, импульса и энергии между смежными жидкими объемами, Тепловые Жидкие порты сохранения управляют динамической эволюцией конечного объема, когда это стремится к устойчивому состоянию.
Тепловые Жидкие порты сохранения обеспечивают жидкое давление и температуру в интерфейсах, которые они представляют. Они также обеспечивают скорости потока жидкости массы и тепла, которые управляют взаимодействиями между тепловыми жидкими компонентами. Давление и температура является переменными Across Тепловой Жидкой области, в то время как скорости потока жидкости являются переменными Through.
Два физических принципа управляют уровнями массового и теплового потока через Тепловой Жидкий порт сохранения: сохранение импульса и энергосбережение. Массовый расход жидкости в порте вычисляется из принципа сохранения импульса. Уровень теплового потока в порте вычисляется из теплового принципа энергосбережения.
Расчеты скорости потока жидкости выполняются для половины объема управления теплового жидкого компонента. Половина объема управления ограничена на одном конце интерфейсом, который порт представляет, и на другом конце параллельной поверхностью, проходящей через центроид объема управления.
Рисунок показывает половину объема управления для расчетов скорости потока жидкости в интерфейсе сегмента трубопровода. Интерфейс A соответствует Тепловому Жидкому порту А сохранения блока Pipe (TL). Узел C соответствует внутреннему узлу блока, который является совпадающим с центроидом объема управления.
Половина объема управления для вычислений скорости потока жидкости
Блоки в библиотеке Thermal Liquid реализуют полную схему потока. Используя эту схему, сетевой поток тепла через Тепловой Жидкий порт сохранения содержит и конвективные и проводящие вклады потока. Включением тепловой проводимости в направлении потока Тепловые Жидкие блоки обеспечивают более реалистическую симуляцию физической системы, которую они представляют.
Другие преимущества полной схемы потока включают улучшенную сходимость моделирования тепловых жидких моделей. Эта робастность становится релевантной в моделях, где проводящий вклад потока может быть доминирующим. Примеры включают экземпляры скоростей потока жидкости малой массы и реверсирования потока, во время которого конвективный поток становится незначительным или исчезает в целом.
