临界气体流出模式
让我们建立一个模型,当气体流量变得至关重要时,管道中发生的影响。
现象的描述
用于建模气体过程的库块,例如局部限制(G)、可变局部限制(G)或管道(G),支持建模临界气体流量。
临界流量当某一段的流速达到局部声速时发生。 在临界流量下,该段的速度不能再增加。 然而,如果气体密度增加,质量流量可以继续增加。 这可以例如通过增加临界流动点前面的压力来实现。
我们将观察管道中临界流量的影响。 效果将是,在管道中的块中的质量流量将完全取决于块前面的压力和温度。 当形成临界流动条件并且只要它持续存在时,这种超临界质量流量将不再取决于块之后空间中的压力值。
模型描述
我们将演示临界流对以下模型的影响。 其中,斜坡块具有0.005MPa(5e3Pa)的斜率,而上升开始于10s的时间。 总计算时间为50秒。
启动模型时,块的端口A上的压力是**永久油门(G)**从大气压线性增加,从10秒开始。 口B处的压力固定在大气压下。
model_name = "choked_flow_demo";
model_name in [m.name for m in engee.get_all_models()] ? engee.open(model_name) : engee.load( "$(@__DIR__)/$(model_name).engee");
res = engee.run( model_name );
该图显示了计算块周围过程的结果。 永久油门(G)。 收缩中的马赫数(Mach)在大约20秒时达到1的值,这表明临界流的发生。
mdot_a = res["Постоянный дроссель (Г).mdot_a"];
Mach = res["Постоянный дроссель (Г).Mach"];
plot(Mach.time, Mach.value, lw=2, title="Скорость Маха в дросселе (Mach)",
legend=false, titlefont=font(11))
plot(mdot_a.time, mdot_a.value, lw=2, title="Массовый расход через дроссель (mdot_a)",
legend=false, titlefont=font(11))
临界模式发生前的质量流量(mdot_A)随着压力降的增加而发生二次曲线变化。 然而,在达到临界模式之后,质量流量变为线性,由于亚临界质量流量仅取决于收缩之前的压力和温度,并且块前面的压力线性增加。
使用压缩机进行模拟
亚临界质量流率仅取决于上游条件的事实可能导致与质量流率源(G)块不相容。或受控质量流量源(G),在之后连接具有临界流量的(下游)块。
一般规则:如果模型中可能存在临界流量,请使用压力源**,而不是****质量流量源**。
如果模型包含质量流源块并且模拟失败,则分析不同结构元素中的马赫数值,特别是扼流圈和管道。
如果当马赫数达到=1时发生错误,那么很可能位于之后的质量流量源临界流量单元正试图将流量设置在临界流量的可能值之上。
结论
我们已经清楚地展示了临界流量如何限制最大气体流量,并使其仅取决于入口压力和温度—这是在计算管道和节流元件时不可忽视的关键效应。
此类系统的建模至关重要,因为如果没有它,您可能会错误地设置不切实际的流量,或者未能考虑到流量参数的突然变化,从而导致设计错误,设备故障,甚