Pipe (2P)

该单元提供了模拟流体惯性的能力，即对质量流量突然变化的阻力。 默认情况下，流体惯性建模被禁用，这适用于驱动流体的压力力显着超过作用在流动上的惯性力的情况。

忽略惯性会降低计算成本，这就是为什么推荐用于大多数模型的原因。 然而，如果质量流量快速变化，流体惯性会变得很重要。 在这种情况下，惯性的考虑有助于提高建模的准确性。

管道的能量守恒方程有以下形式:

哪里

* -管道中液体的质量;

* -管道内液体的比内能;

* 和 -分别经由港口*A*和*B*的大量开支;

* 和 -能量分别流过端口*A*和*B*。

* -热流通过标有端口*H*的壁进入管道。

热流_

管道壁和液体内部体积之间的传热被建模为对流过程，而热流的计算如下:

哪里

* -管道内的平均传热系数;

* -管道表面积;

* -管壁温度;

* -管道内液体的温度。

传热系数的计算取决于液体的相。 在过冷液相和过热汽相中，系数为

哪里

*索引 指有问题的相（液体或蒸汽）;

* -管道中Nusselts的平均数量;

* -管道内的平均导热系数;

* -管道的水力直径（即具有相同横截面积的等效圆柱形管道的直径）。

在两相混合物中，相同的系数为

索引在哪里 表示两相混合物，并且指数 表示饱和液体。

Nusselt号码_

在层流中，Nusselt数被认为是恒定的，并在块参数中设置。 当雷诺数小于参数值时，使用层流的Nusselt数。 *Laminar flow upper Reynolds number limit*.

当雷诺数大于参数值时，使用湍流的努塞尔特数。 *Laminar flow upper Reynolds number limit*. 在层流和湍流之间的过渡区域中，Nusselt数使用三次多项式函数在层流和湍流的值之间变化。 这确保了流动模式之间的平稳过渡。

在液相和汽相中，湍流的努塞尔特数由Gnelinsky方程计算:

哪里

*和以前一样，索引 指有问题的阶段;

* -管道的摩擦系数;

* -雷诺数;

* -Prandtl的号码

摩擦系数定义为

哪里 -管道壁的粗糙度。

雷诺数定义为

哪里

* -管道的横截面积;

* -特定体积;

* -运动粘度。

在两相混合物中，湍流的努塞尔特数由Cavallini-Zekkin方程确定:

哪里

*索引 表示饱和液体;

*索引 表示饱和蒸汽;

* -干燥程度;

* -比体积。

饱和液体的雷诺数定义为:

管道的质量守恒定律可以写成如下:

哪里

* -液体密度;

* -管道内的压力;

* -管道中的液体体积;

* 和 -分别经由港口*A*和*B*的大量开支;

* 是考虑了在相变的边界处的部分密度导数的平滑的校正项。

密度的偏导数使用三次多项式函数在区域之间变化。 范围内的干燥程度 0–0.1 该功能确保了在过冷液体和两相混合物的区域之间的衍生物的平滑变化。 范围内的干燥程度 0.9–1 它在两相混合物和过热蒸汽的区域之间提供了衍生物的平滑变化。 在质量守恒方程中添加校正项，以校正三次多项式函数引入的数值误差。:

哪里

* -管道中液体的质量，由方程计算:

+

* -管道内液体的比容量;

* -相变时间常数是相变事件的特征持续时间。 该常数确保相变不会瞬间发生，有效地在发生时引入时间延迟。

动量守恒方程分别确定每个管半段. 在邻近端口的管道的一半*但*:

哪里

在靠近端口*B的管道的一半*:

哪里

描述流体惯性的术语 和 ，当标志时等于零 *Fluid inertia*禁用，即流体惯性模拟被禁用时。 粘性摩擦力的计算 和 它取决于流动模式：层流或湍流。

层流中的粘性摩擦力_

在层流模式下—当雷诺数小于参数值时 *Laminar flow upper Reynolds number limit*-邻近端口*A*的管道的一半的粘性摩擦的力是

并在与端口*B相邻的管道的一半*:

哪里

* -管形系数;

* -有效管道长度是管道长度和局部电阻的总等效长度之和;

* -管道的水力直径。

湍流中的粘性摩擦力_

在湍流模式下—当雷诺数大于参数值时 *Turbulent flow lower Reynolds number limit*-邻近端口*A*的管道的一半的粘性摩擦的力是

并在与端口*B相邻的管道的一半*:

哪里 和 是分别与端口*A*和*B*相邻的管道的一半中的湍流的达西摩擦系数。

在靠近端口*A*的管道的一半中，湍流的达西摩擦系数由Haaland方程确定，如下所示:

并在与端口*B相邻的管道的一半*:

哪里

* -管壁的相对粗糙度;

* -邻近端口的管道半部的雷诺数*A*,

+

* -靠近端口*B的管道一半的雷诺数*,

+

使用三次多项式函数改变层流和湍流之间过渡区域的摩擦损失。

*管壁是刚性的。

*流完全开发。

*重力的影响可以忽略不计。

*传热是相对于管道内液体体积的温度计算的。 要模拟沿长管道传热引起的温度梯度，请连接几个块 *Pipe (2P)*始终如一。