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Variable Local Restriction (MA)

潮湿空气网络中的局部气流收缩。

类型: AcausalFoundation.MoistAir.Elements.LocalRestriction

Local Restriction (MA)

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Fundamental/Moist Air/Elements/Local Restriction (MA)

Variable Local Restriction (MA)

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Fundamental/Moist Air/Elements/Variable Local Restriction (MA)

说明

Variable Local Restriction (MA) 设备可模拟由于湿空气网络中的阀门或孔口等流动截面局部缩小而产生的压降。当潮湿空气达到音速时,局部流动变窄就变得至关重要。

端口 AB 代表单元 Local Restriction (MA) 的输入和输出。*AR*端口上的输入信号决定横截面积。

图块图标根据 Restriction type 的值变化。

局部流动收缩被视为绝热系统,即不与环境进行热交换。

局部流动收缩包括通道横截面的收缩和突然膨胀。潮湿空气在收缩过程中被加速,导致压力下降。然后在突然膨胀时与壁分离,由于动量损失,压力只能部分恢复。

local restriction (il) 1 s

如果连接到设备*Pipe (MA)* 的设备*Controlled Mass Flow Rate Source (MA)* 设定的质量流量高于设备 Local Restriction (MA) 可能设定的质量流量,则通过该设备的潮湿空气流量会变得非常重要。

质量保证:

,

,

,

其中

  • - 质量流量;

  • 下部索引 分别为端口 AB

  • 下部索引 分别表示水蒸气和气体杂质特性。

能量平衡:

,

其中 分别为通过端口 AB 的能量流。

在紊流状态下,混合物的质量流量(从端口 A 到端口 B 的正流量)为 :

,

,

其中

  • 下标 分别表示输入和输出。如果 ,则输入为端口 A,输出为端口 B;否则两者互换。假定 在端口 AB 的横截面积相同;

  • - 局部流动收缩的面积;

  • - 混合物的密度

  • - 压力;

  • - 流量系数。

混合物的质量流量方程可通过将公式

  • 从进气口到局部流动收缩区域的冲量平衡。

  • 从局部流动收缩处到出口处流动面积突然扩大的动量平衡。

在流动面积收缩的情况下,压力 作用于入口处的面积,即 ,压力 作用于局部流动收缩的面积,即 。假设作用在局部流动收缩区域外的压力 等于

在流动区域扩大的情况下,由于水流与局部流动收缩处分离,作用于局部流动收缩处区域 和局部流动收缩处以外区域 的压力假定等于 。作用在出口处面积 上的压力等于

在层流状态下,混合物的质量流量(从孔*A*到孔*B*的正流量)与压差成线性关系:

ρ ,

其中,层流和湍流状态之间的过渡阈值根据层流的压力比 确定,即:

.

时,假定流动为湍流,因此

时,从 平滑过渡。

当气流关闭时,局部气流收缩速度等于声速,不能进一步增加。假定气流关闭,混合物的质量流量为:

γ ,

γ ,

其中 是恒压下的比热容。

因此,混合物的实际质量流量为 ,但受到 值的限制:

局部流动收缩压力的表达式是通过只考虑局部流动收缩入口处流动面积减少时的动量平衡得到的。

ρρρ .

局部流动收缩被视为绝热系统,因此混合物的总焓相等。因此,混合物比热的变化也相等:

ρρ ,

ρρ .

假设和限制

  • 局部流动收缩被视为绝热系统,即不与环境进行热交换。

  • 该模块不模拟超音速流动。

端口

非定向

# A — 湿空气入口或出口
湿空气

Details

潮湿空气端口,对应于局部流动收缩的入口或出口。该装置没有内部方向性。

程序使用名称

port_a

# B — 湿空气入口或出口
湿空气

Details

潮湿空气端口,对应于局部流动收缩的入口或出口。该装置没有内部方向性。

程序使用名称

port_b

输入

# AR — 横截面积的控制信号,㎡
尺度

Details

输入端口,用于控制局部流动收缩截面的面积。如果端口上的值超出了区块参数设置的局部流动收缩区域的最小和最大限制,则该值将等同于这些值。

依赖关系

只有当参数 Restriction type 设置为 Variable.

数据类型

浮点 64

复数支持

参数

参数

# Restriction type — 可变横截面积
Fixed | Variable

Details

选择是否可以在模拟过程中改变横截面:

  • Variable- AR 端口上的输入信号定义了在模拟过程中可以更改的横截面积。参数 Minimum restriction areaMaximum restriction area 定义横截面积的下限和上限。

  • Fixed- 参数 Restriction area 所定义的横截面积在模拟过程中保持不变。隐藏 AR 端口。

Fixed | Variable

默认值

程序使用名称

type

可计算

# Restriction area — 沿局部水流收缩路径法线方向的通道断面面积
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

沿局部水流收缩路径的法线方向的通道面积。

依赖关系

要使用该参数,请将 Restriction type 设置为 Fixed.

计量单位

m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

默认值

1.e-3 m^2

程序使用名称

fixed_restriction_area

可计算

# Minimum restriction area — 局部断流通道段区域的下边界
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

局部断流截面面积的下限。可以用该参数表示泄漏面积。如果 AR 端口上的值小于 Minimum restriction area ,则该值等同于此值,以防止进一步减小通流截面。

依赖关系

要使用该参数,请将 Restriction type 设置为 Variable.

计量单位

m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

默认值

1e-10 m^2

程序使用名称

min_restriction_area

可计算

# Maximum restriction area — 局部断流截面积的上限
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

局部限流截面积的上限。如果端口 AR 的值大于 Maximum restriction area ,则将其平衡为该值,以防止横截面积进一步增大。

依赖关系

要使用该参数,请将 Restriction type 设置为 Variable.

计量单位

m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

默认值

0.005 m^2

程序使用名称

max_restriction_area

可计算

# Cross-sectional area at ports A and B — 端口处流道的法线截面积
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

端口 AB 流道的法线截面积。假定两个端口的面积相同。

计量单位

m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

默认值

0.01 m^2

程序使用名称

port_area

可计算

# Discharge coefficient — 实际质量流量与理论质量流量之比

Details

Discharge coefficient 是一个经验参数,用于计算非理想流量。

默认值

0.64

程序使用名称

C_d

可计算

# Laminar flow pressure ratio — 湿气流在层流和湍流之间转换时的压力系数

Details

湿气流从层流状态过渡到湍流状态时的压力比。压力损失在层流状态下与质量流量成线性关系,在紊流状态下与质量流量成二次关系。

默认值

0.999

程序使用名称

B_laminar

可计算