Orifice (G)

气体网络中的流动收缩。

blockType: EngeeFluids.Gas.Orifices.LocalRestriction

Orifice (G)

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Variable Orifice (G)

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说明

Orifice (G) 装置可模拟燃气管网中由于局部阻力而造成的压力损失，局部阻力可以是横截面积恒定或可变的收缩孔、孔口或阀门。

孔参数化

局部阻力容量的计算取决于孔口参数化*参数的值：

Cv 流量系数 - 流量系数确定流量与压降的关系。
Kv 流量系数 - 流量系数确定流量与压降的关系，。
Sonic conductance - 稳态声导决定了临界流量下的流通能力，即流速等于局部声速的条件。当出口压力与进口压力之比达到一个称为临界压力比的值时，流量达到临界值。
孔口面积"--孔口面积决定流量。

孔口特征

当 孔口类型 设置为 "可变 "时，端口 L 的输入值将作为孔口开度的控制信号。开度值从 0 到 1 不等。如果指定了一个较小或较大的值，程序块会将该值等同于两个限值中最接近的一个。

控制信号与所选容量测量值之间的转换取决于 开度特性 参数的值。当控制信号为 "0 "时，流量受到最大限制；当控制信号为 "1 "时，流量受到最小限制。在这两个值之间，通过孔口的流量取决于流量值是线性函数还是基于表格数据：

线性" - 流量值与端口 L 的控制信号成正比。

如果 孔口参数化 设置为 "声导"，则临界压力比 临界压力比 和亚声指数 亚声指数 被假定为常数，且与控制信号无关。如果 节流孔参数化 设置为 "Cv 流量系数 "或 "Kv 流量系数"，则 窒流时的 xT 压差比系数 假定为常数，且与控制信号无关。
制表"- 吞吐量值通过制表函数根据 L 端口的控制信号值计算得出。表中的数值必须按升序指定。

如果 孔口参数化 设置为 "声导"，则临界压力比 临界压力比 是控制信号的函数，次声指数 次声指数 是常数。如果 节流孔参数化 设置为 "Cv 流量系数 "或 "Kv 流量系数"，则 窒流时的 xT 压差比系数 为常数。

数值平滑

当 孔口类型 设置为 "变量"，开启特性 设置为 "线性"，且 平滑系数 设置为非零值时，将对来自 L 端口的控制信号进行数值平滑处理。平滑有助于保持模拟的数值稳定性。

脉冲保存

孔口参数化*参数决定使用哪些方程来计算流量。如果*孔口参数化*参数设置为 "Cv 流量系数参数化"，则质量流量的定义为

其中

- 是流量系数；
- 质量流量（千克/小时）、压力（巴）和密度（千克/米³）的一个常数，等于 27.3；
- 膨胀系数；
- 入口压力
- 出口压力；
- 入口密度。

膨胀系数定义为

其中

- 是绝热指数与 1.4 之比；
- 有窒流量时的参数 xT 压差比系数的值。

当压力比超过 层流压力比 参数值时，可平稳过渡到使用线性化方程

其中

当压力比低于时，流量变为临界值，方程为

当 孔口参数化 设置为 "Kv 流量系数参数化 "时，设备使用相同的方程，但使用压力比替换为。有关 孔口参数化 设置为 "Kv 流量系数参数化 "或 "Cv 流量系数参数化 "时质量流量方程的更多信息，请参阅 [2] 和 [3]。

当 孔口参数化 设置为 "声导参数化 "时，质量流量定义为

其中

- 声导率
- 临界压力比；
- 次声指数*参数值；
- ISO参考温度*；
- ISO参考密度*参数值；
- 入口温度。

当压力比超过 层流压力比 参数值时，可平稳过渡到使用线性化方程

当压力比低于临界压力比时，流量变为临界值，并使用方程。

有关将 孔口参数化 设置为 "声导参数化 "时质量流量方程的更多信息，请参阅 [1]。

当 孔口参数化 设置为 "孔口面积参数化 "时，质量流量定义为

其中

- 是孔口或阀门的面积；
- 是 A 口和 B 口的*横截面积*值；
- 排气系数*的值；
- 绝热系数。

当压力比超过*层流压力比时，就可以平稳过渡到使用线性化方程。

当压力比低于时，流量就会达到临界值，此时可使用以下方程

有关将 孔口参数化 参数设置为 "孔口面积参数化 "时的质量流量方程的更多信息，请参见 [4]。

质量守恒

假设组件内部流体的体积和质量非常小，因此不考虑这些值。根据质量守恒原理，从一个端口进入流体的质量流量等于从另一个端口流出流体的流量：

其中定义为通过下标 A 或 B 指定的端口进入阀门的质量流量。

节能

模拟的组件是绝热的。流体和其周围的壁之间没有热传递。流体从入口流向出口时不做任何功。能量只能通过端口 A 和 B 的对流进行传递。根据能量守恒原理，端口中的能量通量总和始终为零：

其中是通过端口 A 或 B 流入阀门的能量。

假设和限制

孔口参数化* 参数中的 "声导 "值适用于气动系统。如果该参数用于空气以外的气体，可能需要用相对密度的平方根来修正声导值。
对于非理想气体，"孔口面积 "参数化方程的精度较低。
该模块不模拟超音速流动。

端口

非定向

# A — 气体入口或出口
气体

Details

非定向端口，对应流入或流出。

程序使用名称

port_a

# B — 气体入口或出口
气体

Details

非定向端口，对应流入或流出。

程序使用名称

port_b

输入

# L — 开度
尺度

Details

决定打开程度的输入端口。0 "时端口完全关闭，"1 "时端口完全打开。

依赖关系

要使用此端口，请将 孔口类型 参数设置为 "变量"。

数据类型	Float64`。
复数支持	无

参数

# Orifice type — 孔的通路段的面积变化的可能性
Constant | Variable

Details

确定模拟过程中孔的横截面积是否会发生变化:

* 变量 -*L*端口上的输入信号确定打开程度。

* 常数 -孔面积恒定。

值	`Constant` \| `Variable`
默认值	`—`
程序使用名称	`type`
可计算	无

# Orifice parameterization — 限定流过孔的特性的方法
Cv flow coefficient | Kv flow coefficient | Sonic conductance | Orifice area

Details

计算质量流量的方法基于:

* Cv流量系数 -费用比率 . * 千伏流量系数 -费用比率，其定义为 . * 声波电导 -稳态模式下的声传导性。 * 孔口面积 -孔的区域。

值	`Cv flow coefficient` \| `Kv flow coefficient` \| `Sonic conductance` \| `Orifice area`
默认值	`Cv flow coefficient`
程序使用名称	`orifice_parameterization`
可计算	无

# Opening characteristic — 带宽特性类型
Linear | Tabulated

Details

口*L*上的控制信号转换为选定带宽度量的方法。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 变量.

值	`Linear` \| `Tabulated`
默认值	`Linear`
程序使用名称	`opening_characteristics`
可计算	无

# Cv flow coefficient — 费用比率

Details

定流量的值 . 流量系数决定了吞吐量对压降的依赖性。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 常数，而对于*孔口参数化*参数，值 Cv流量系数.

默认值	`4.0`
程序使用名称	`C_v_fixed`
可计算	是

# Maximum Cv flow coefficient — 最大开口面积对应的流量

Details

流系数的值当端口*L*上的控制信号的值等于 1，并且孔的横截面积最大。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 变量，对于*孔口参数化*参数，值 Cv流量系数，对于*开度特性*参数，取值为 线性的.

默认值	`4.0`
程序使用名称	`C_v_max`
可计算	是

# Opening fraction vector — 开度的控制信号的值

Details

设置带宽度量的控制信号值的向量*Cv系数向量*。控制信号的值等于仅在从 0 以前 1.

这些值必须按升序指定。向量的维数对应于*Cv系数向量*向量的维数。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 变量，对于*开度特性*参数，取值为 表格式，对于*孔口参数化*参数，值 Cv流量系数.

默认值	`[0:0.2:1...]`
程序使用名称	`opening_fraction_vector_C_v`
可计算	是

# Cv flow coefficient vector — 流量系数值的向量

Details

流系数的向量 . 值应按升序列出。向量的维数对应于*开度分数向量*的维数。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 变量，对于*开度特性*参数，取值为 表格式，对于*孔口参数化*参数，值 Cv流量系数.

默认值	`[1e-6, 0.8, 1.6, 2.4, 3.2, 4.0]`
程序使用名称	`C_v_vector`
可计算	是

# xT pressure differential ratio factor at choked flow — 临界压降比

Details

入口压力之比和出口压力，定义为在这一点上，流动变得至关重要。如果这个值不知道，那么它可以在ISA-75.01.01[3]中的表2中找到。默认值 0.7 适用于许多阀门。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口参数化*参数设置为 Cv流量系数.

默认值	`0.7`
程序使用名称	`delta_p_ratio_C_v`
可计算	是

# Kv flow coefficient — 费用比率

Details

定流量的值 . 流量系数定义了吞吐量对压降的依赖性。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 常数，而对于*孔口参数化*参数，值 千伏流量系数.

默认值	`3.6`
程序使用名称	`K_v_fixed`
可计算	是

# Maximum Kv flow coefficient — 最大开口面积对应的流量

Details

流系数的值当端口*L*上的控制信号的值等于 1，并且孔的横截面积最大。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 变量，对于*孔口参数化*参数，值 千伏流量系数，对于*开度特性*参数，取值为 线性的.

默认值	`3.6`
程序使用名称	`K_v_max`
可计算	是

# Opening fraction vector — 开度的控制信号的值

Details

带宽度量*Kv系数向量*被设置的控制信号值的向量。控制信号的值等于仅在从 0 以前 1.

这些值必须按升序指定。向量的维数对应于*Kv系数向量*向量的维数。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 变量，对于*开度特性*参数，取值为 表格式，对于*孔口参数化*参数，值 千伏流量系数.

默认值	`[0:0.2:1...]`
程序使用名称	`opening_fraction_vector_K_v`
可计算	是

# Kv flow coefficient vector — 流量系数值的向量

Details

流系数的向量 . 这些值必须按升序指定。向量的维数对应于*开度分数向量*的维数。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 变量，对于*开度特性*参数，取值为 表格式，对于*孔口参数化*参数，值 千伏流量系数.

默认值	`[1e-6, 0.72, 1.44, 2.16, 2.88, 3.6]`
程序使用名称	`K_v_vector`
可计算	是

# xT pressure differential ratio factor at choked flow — 临界压降比

Details

入口压力之比和出口压力，定义为在这一点上，流动变得至关重要。如果不知道这个值，那么它可以在ISA-75.01.01[3]中的表2中找到。默认值 0.7 适用于许多阀门。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口参数化*参数设置为 千伏流量系数.

默认值	`0.7`
程序使用名称	`delta_p_ratio_K_v`
可计算	是

# Sonic conductance — 声传导性
l/(bar*s) | gal/(min*psi) | m^3/(Pa*s)

Details

在ISO8778中定义的标准条件下，通过孔口的质量流量与入口压力和密度的乘积之比，在临界流量开始时测量。该参数确定在给定入口压力下允许的最大流量。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 常数，对于*孔口参数化*参数，值 声波电导.

计量单位	`l/(bars)` \| `gal/(minpsi)` \| `m^3/(Pa*s)`
默认值	`12.0 l/(bar*s)`
程序使用名称	`C_fixed`
可计算	是

# Critical pressure ratio — 临界压力比

Details

流动变得临界和流速达到由局部声速确定的最大值的压力比。出口压力之间的比值和入口压力 : .

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 常数，而对于*孔口参数化*参数，值 声波电导.

默认值	`0.3`
程序使用名称	`B_critical_fixed`
可计算	是

# Maximum sonic conductance — 对应于最大孔面积的声传导率
l/(bar*s) | gal/(min*psi) | m^3/(Pa*s)

Details

口*L*上的控制信号的值等于时的声传导率的值 1，并且孔的横截面积最大。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 变量，对于*孔口参数化*参数，值 声波电导，对于*开度特性*参数，取值为 线性的.

计量单位	`l/(bars)` \| `gal/(minpsi)` \| `m^3/(Pa*s)`
默认值	`12.0 l/(bar*s)`
程序使用名称	`C_max`
可计算	是

# Critical pressure ratio — 临界压力比

Details

流动变得临界和流速达到由局部声速确定的最大值的压力比。出口压力之间的比值和入口压力 : .

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 变量，对于*孔口参数化*参数，值 声波电导，对于*开度特性*参数，取值为 线性的.

默认值	`0.3`
程序使用名称	`B_critical_linear`
可计算	是

# Opening fraction vector — 开度的控制信号的值

Details

一个控制信号值的向量，在其上设置吞吐量的度量*声波传导向量*。控制信号的值等于仅在从 0 以前 1.

值应按升序列出。向量的维数对应于*声波传导向量*向量的维数。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 变量，对于*开口特性*参数，其值为 表格式，对于*孔口参数化*参数，值 声波电导.

默认值	`[0:0.2:1...]`
程序使用名称	`opening_fraction_vector_C`
可计算	是

# Sonic conductance vector — 声学电导率值的向量
l/(bar*s) | gal/(min*psi) | m^3/(Pa*s)

Details

声传导性的向量。这些值必须按升序指定。向量的维数对应于*开度分数向量*的维数。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 变量，对于*孔口参数化*参数，值 声波电导，对于*开度特性*参数，取值为 表格式.

计量单位	`l/(bars)` \| `gal/(minpsi)` \| `m^3/(Pa*s)`
默认值	`[1e-5, 2.4, 4.8, 7.2, 9.6, 12.0] l/(bar*s)`
程序使用名称	`C_vector`
可计算	是

# Critical pressure ratio vector — 临界压力比的值的向量

Details

临界压力关系的向量。临界压力比是出口压力与入口压力之比，在该压力下，流量变得临界，流速达到由局部声速确定的最大值。向量的维数对应于*开度分数向量*的维数。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 变量，对于*孔口参数化*参数，值 声波电导，对于*开度特性*参数，取值为 表格式.

默认值	`0.3 * ones(6)`
程序使用名称	`B_critical_vector`
可计算	是

# Subsonic index — 用于计算亚音速流模式下的质量流率的程度的值

Details

用于在亚音速流动模式下更精确地计算质量流量的经验值。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口参数化*参数设置为 声波电导.

默认值	`0.5`
程序使用名称	`m`
可计算	是

Details

ISO8778标准中的标准参考气氛中的温度。

ISO参考参数值仅在使用具有优异参考值的声传导率值时才需要调整。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口参数化*参数设置为 声波电导.

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`293.15 K`
程序使用名称	`T_reference`
可计算	是

# ISO reference density — 参考密度根据ISO8778
kg/m^3 | g/m^3 | g/cm^3 | g/mm^3 | lbm/ft^3 | lbm/gal | lbm/in^3

Details

ISO8778标准中的标准参考气氛中的密度。

只有在使用具有优良参考值的声传导率值时，才需要调整ISO参考参数值。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口参数化*参数设置为 声波电导.

计量单位	`kg/m^3` \| `g/m^3` \| `g/cm^3` \| `g/mm^3` \| `lbm/ft^3` \| `lbm/gal` \| `lbm/in^3`
默认值	`1.185 kg/m^3`
程序使用名称	`rho_reference`
可计算	是

# Orifice area — 洞面积
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

孔的通路段的面积。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 常数，而对于*孔口参数化*参数，值 孔口面积.

计量单位	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
默认值	`1e-4 m^2`
程序使用名称	`fixed_orifice_area`
可计算	是

# Maximum orifice area — 与最大开口面积相对应的流动通路段的面积
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

口*L*上的控制信号的值等于时的最大流通截面积 1.

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 变量，对于*孔口参数化*参数，值 孔口面积，对于*开度特性*参数，取值为 线性的.

计量单位	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
默认值	`1e-4 m^2`
程序使用名称	`max_orifice_area`
可计算	是

# Opening fraction vector — 开度的控制信号的值

Details

带宽度量*孔口面积向量*被设置的控制信号值的向量。控制信号的值等于仅在从 0 以前 1.

这些值必须按升序指定。向量的维数对应于*孔口区域向量*向量的维数。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 变量，对于*开度特性*参数，取值为 表格式，对于*孔口参数化*参数，值 孔口面积.

默认值	`[0:0.2:1...]`
程序使用名称	`opening_fraction_vector_area`
可计算	是

# Orifice area vector — 孔面积值的向量
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

孔的通路段的区域的矢量。向量的维数对应于*开度分数向量*向量。该向量的第一个元素是泄漏的面积，最后一个元素是孔的最大面积。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 变量，对于*孔口参数化*参数，值 孔口面积，对于*开度特性*参数，取值为 表格式.

计量单位	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
默认值	`[1e-10, 0.2e-4, 0.4e-4, 0.6e-4, 0.8e-4, 1e-4] m^2`
程序使用名称	`orifice_area_vector`
可计算	是

# Discharge coefficient — 费用比率

Details

校正因子是实际质量流量与理论质量流量之比。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口参数化*参数设置为 孔口面积.

默认值	`0.64`
程序使用名称	`C_d`
可计算	是

# Leakage flow fraction — 成本比率

Details

通过封闭孔和通过开放孔的流量之比。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 变量，而对于*孔口参数化*参数，值 孔口面积.

默认值	`1e-6`
程序使用名称	`leakage_fraction`
可计算	是

# Smoothing factor — 数值平滑系数

Details

连续平滑系数，其通过校正几乎打开和几乎关闭位置中的孔的特性来确保平滑打开。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口类型*参数设置为 变量，而对于*开度特性*参数，值 线性的.

默认值	`0.01`
程序使用名称	`smoothing_factor`
可计算	是

# Laminar flow pressure ratio — 流动在层流和湍流模式之间转换的压力比

Details

流动在层流和湍流模式之间转换的出口压力与入口压力之比。

典型值范围从 0.995 以前 0.999.

默认值	`0.999`
程序使用名称	`B_laminar`
可计算	是

# Cross-sectional area at ports A and B — 入口或出口处的区域
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

在计算通过端口的质量流量时使用此区域。

端口具有相同的大小。该参数的值必须对应于单元所连接的组件入口的面积。

计量单位	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
默认值	`0.01 m^2`
程序使用名称	`port_area`
可计算	是

文学

[1] ISO 6358-3。"气动流体动力—使用可压缩流体确定组件的流速特性—第 3 部分：系统稳态流速特性的计算方法"。2014.

[2] IEC 60534-2-3。"工业过程控制阀 - 第 2-3 部分：流量能力 - 测试程序》。2015.

[3] ANSI/ISA-75.01.01。"工业过程控制阀—第 2-1 部分：流通能力—安装条件下流体流量的选型公式"。2012.

[4] P. Beater.气动驱动》。Springer-Verlag Berlin Heidelberg。2007.