Local Restriction (G)
天然气管网中的局部流动收缩。
类型: AcausalFoundation.Gas.Elements.LocalRestriction
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Local Restriction (G) 图书馆中的路径: |
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Variable Local Restriction (G) 图书馆中的路径: |
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说明
Local Restriction (G) 装置可模拟由于气体网络中的局部收缩（如阀门或孔口）而产生的压降。当气体达到音速时，通过收缩处的流量就会变得非常关键。
端口 A 和 B 代表块 Local Restriction (G) 的输入和输出。*AR*端口上的输入信号决定了收缩的面积。也可以将固定的收缩区域指定为块参数。
程序块图标的变化取决于*限制类型*参数的值。
流动收缩被视为绝热系统，即不与环境进行热交换。
区块模型包括一个突然的收缩，然后是流经部分的突然膨胀。气体在通过收缩段时加速，导致压力下降。然后，气体在突然膨胀过程中与壁分离，由于动量损失，压力只能部分恢复。
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能量守恒
能量守恒方程：
,
其中 和 分别为端口 A 和 B 的能量流。
假设单位为绝热。因此，端口 A、端口 B 和收缩处之间的比总焓不会发生变化：
,
,
其中 是端口 A、端口 B 或收缩处的比焓（低指数 ）。
端口 A、端口 B 和收缩处的理想流速：
,
,
,
其中
-
- 是端口 A 和 B 的横截面积，即端口 A 和 B* 的横截面积参数值；
-
- 是收缩点处的横截面积。如果*限制类型*参数选择了 "固定"，这就是*限制区域*参数的值。如果*限制类型*参数选择了 "可变"，则横截面积定义为：
其中
-
- 是收缩点的最小横截面积，即 * 最小限制面积* 的值；
-
- 收缩点的最大横截面积，即 * 最大限制面积* 的值；
-
- AR* 端口上的信号值。
-
-
- 端口 A、端口 B 或收缩处的气体体积密度。
理论质量流量，不包括非理想效应：
,
其中 是排出系数，即 * 排出系数 * 参数的值。
存储脉冲
端口 A 和 B 之间的压差是基于动量守恒来缩小入口和收缩之间的流动截面，以及基于动量守恒来显著扩大收缩和出口之间的流动截面。
对于从*A*端口流向*B*端口的流量：
,
其中 是 的面积比。
对于从端口 B 到端口 A 的流量：
.
前两个公式中的压力差与流速的平方成正比。这是湍流的典型表现。然而，对于层流，压力差与流速成线性关系。层流情况下的压力差近似为
.
从紊流过渡到层流的临界值定义为 、
其中
-
- 层流与湍流过渡时的压力比（参数 * 层流压力比* 的值）；
-
.
收缩处的压力基于动量守恒定律，以减小入口和收缩处之间的横截面。
对于从端口 A 流向端口 B 的流量：
.
对于从端口 B 到端口 A 的流量：
.
对于层流，收缩处的压力近似为 ：
.
该模块使用 中的三次多项式，以实现湍流与层流之间的平滑过渡：
-
如果
则
и
-
如果
则 在 和
和 之间无缝过渡到 和
-
如果
则 在 和
和 之间无缝过渡到 和
-
如果
则
и
参数
收缩类型 - 更改收缩横截面积的可能性
可变（默认） | 固定
选择是否可以在模拟过程中改变收缩的横截面积：
-
可变"--AR 端口上的输入信号定义了模拟过程中可以改变的收缩区域。最小限制区域*和最大限制区域*参数设置了收缩区域的下限和上限。
-
固定"- 在模拟过程中，限制区域 块参数值所定义的收缩区域保持不变。AR 端口被隐藏。
最小限制区域 - 约束截面积的下限
1e-10 m²（默认值）。
收缩截面积下限 。您可以使用该参数来表示收缩区域的面积。在此值时，AR 输入信号达到饱和，以防止收缩面积进一步缩小。
依赖关系
要使用此参数，请将*限制类型*参数设置为 "变量"。
最大限制区域 - 约束截面积的上限
0.005 m²（默认值）。
收缩截面积上限 。在此值时，AR 输入信号达到饱和，以防止收缩截面积进一步增大。
依赖关系
要使用该参数，请将*限制类型*参数设置为 "变量"。
Restriction area （限制区域*）- 与流向垂直的限制区域的横截面积
1e-3 m²（默认）。
正对流向的收缩截面积。
依赖关系
要使用此参数，请将*限制类型*参数设置为 "固定"。
端口 A 和 B 的横截面积 - 端口处流道的法线横截面积
0.005 m²（默认值）。
端口 A 和 B 的横截面积 。假定两个端口的横截面积相同。
Discharge coefficient （排气系数）- 通过收缩处的实际质量流量与理论质量流量之比
0.64（默认值）
排出系数 是一个半经验参数，定义为通过收缩处的实际质量流量与理论质量流量之比。
卸荷系数是一个经验参数，用于考虑与实际流量非理想性相关的影响。
*层流压力比*是气体流动在层流和湍流状态之间转换时的压力系数。
0.999（默认值）
压力比 ，气体流动从层流模式过渡到湍流模式时的压力系数。在层流模式下，压力损失与质量流量成线性关系，而在湍流模式下，压力损失与质量流量成二次方关系。