Area Change (IL)
Сужение или расширение трубопровода в системах с изотермической жидкостью.
.svg)
Описание
В блоке Area Change (IL) моделируется внезапное или постепенное изменение площади поперечного сечения для систем трубопроводов постоянного сечения и переменным направлением потока. В направлении от порта A к порту B канал сужается. Для моделирования расширения канала блок следует установить так, чтобы жидкость двигалась в направлении от порта B к порту A. Площади на входе и выходе могут быть одинаковыми.
Для расчета потерь давления доступны полуэмпирические и табличные методы определения зависимости потерь от характеристик потока.
Полуэмпирический метод
В аналитическом полуэмпирическом методе зависимость потерь давления от скоростей потока определяется коэффициентом гидравлических потерь , который в свою очередь определяется через параметры, задаваемые пользователем, Contraction correction factor и Expansion correction factor , подробнее в книге автора [1]. Коэффициент гидравлических потерь рассчитывается на основе коэффициентов потерь при расширении и сужении и массовых расходов жидкости через блок.
В случае постепенного сужения с углом конуса в диапазоне от 0° до 45° коэффициент потерь в сужении определяется следующим образом:
,
где — коэффициент сужения канала ; — угол конуса, значение параметра Cone angle.
И в случае постепенного сужения с углом конуса в диапазоне между 45° и 180° коэффициент потерь будет определяться: :
,
В случае внезапного сужения канала угол конуса равен 180° Тогда коэффициент потерь рассчитывается как:
.
В случае постепенного расширения канала с углом конуса в диапазоне от 0° до 45° коэффициент потерь будет определяться следующим образом:
,
и в случае постепенного расширения с углом конуса между 45° и 180° :
.
На основе полученных данных коэффициент гидравлических потерь для сегмента трубопровода с сужением или расширением канала будет определяться:
где:
-
— массовый расход через порт A. Масса сохраняется в блоке:
-
— величина массового расхода, при котором возникает отрывная рециркуляционная зона, определяется значением параметра Critical Reynolds number, :
где:
-
— наименьшая площадь поперечного сечения канала (либо значения параметров Cross-sectional area at port A или Cross-sectional area at port B).
-
— кинематическая вязкость жидкости.
-
— средняя плотность жидкости.
-
— гидравлический диаметр в сечении :
.
-
Табличный метод параметризации
Коэффициент гидравлических потерь может быть также определен с помощью предоставленных пользователем интерполированных данных, полученных в минимальном сечении для разных чисел Рейнольдса, т.е. данных, являющихся функцией от критического числа Рейнольдса (значение параметра Critical Reynolds number):
Промежуточные значения между соседними точками определяются линейным интерполированием, а за границами таблицы — используется метод ближайшего соседа.
Параметры
Cone angle — угол конуса, образующего внутренние стенки канала сужения/расширения потока
30° (по умолчанию) | положительный скаляр
Угол (раствор) конуса, образующего внутренние стенки суживающегося канала и расположенного основанием к порту .
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Local loss parameterization значение Semi-empirical correlation - gradual area change.
Local loss parameterization — модель гидравлических потерь
Semi-empirical correlation - sudden area change (по умолчанию) | Semi-empirical correlation - gradual area change | Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number
Модель гидравлических потерь для сужения/расширения канала. Вы можете выбрать один из методов определения гидравлических потерь давления: один из двух аналитических полуэмпирических методов (внезапное или коническое сужение/расширение), или подставить свои собственные данные, выбрав Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number.
Cross-sectional area at port A — площадь поперечного сечения порта A
0.02 м² (по умолчанию)
Площадь поперечного сечения на входе.
Cross-sectional area at port B — площадь поперечного сечения порта B
0.01 м² (по умолчанию)
Площадь поперечного сечения на выходе.
Reynolds number vector — вектор значений чисел Рейнольдса в случае табличного метода параметризации
[10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000] (по умолчанию) | вектор 1 на n
Вектор значений чисел Рейнольдса в случае табличного метода параметризации сужения/расширения канала. Элементы вектора должны соответствовать элементам векторов Contraction loss coefficient vector и Expansion loss coefficient vector. Значения элементов вектора должны быть перечислены в порядке возрастания.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Local loss parameterization значение Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number.
Contraction loss coefficient vector — вектор коэффициентов потерь при сужении
[5, 2.7, 1.8, 1.46, 1.3, .9, .65, .42, .3, .2] (по умолчанию) | вектор 1 на n
Вектор коэффициентов потерь в случае сужения потока, соответствующий параметру Reynolds number vector, где n — длина вектора чисел Рейнольдса. Элементы должны быть перечислены в порядке убывания и должны быть больше 0.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Local loss parameterization значение Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number.
Expansion loss coefficient vector — вектор коэффициентов потерь при расширении
[3.1, 2.3, 1.65, 1.35, 1.15, .9, .75, .65, .9, .65] (по умолчанию) | вектор 1 на n
Вектор коэффициентов потерь в случае расширения потока, соответствующий параметру Reynolds number vector, где n — длина вектора чисел Рейнольдса. Элементы должны быть перечислены в порядке убывания и должны быть больше 0.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Local loss parameterization значение Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number.
Expansion correction factor — поправочный коэффициент в уравнении потерь давления при расширении
1 (по умолчанию) | положительный скаляр
Коэффициент, используемый в полуэмпирическом методе при расчетах коэффициента потерь в случае расширения потока.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Local loss parameterization значение Semi-empirical correlation - sudden area change или Semi-empirical correlation - gradual area change.
Contraction correction factor — поправочный коэффициент в уравнении потерь давления при сужении
1 (по умолчанию) | положительный скаляр
Коэффициент, используемый в полуэмпирическом методе при расчетах коэффициента потерь в случае сужения потока.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Local loss parameterization значение Semi-empirical correlation - sudden area change или Semi-empirical correlation - gradual area change.
Critical Reynolds number — верхняя граница чисел Рейнольдса для ламинарного течения в канале
150 (по умолчанию) | положительный скаляр
Верхняя граница чисел Рейнольдса, характеризующих ламинарный режим течения жидкости в минимальном сечении.