Local Restriction (MA)
Диафрагма в сети влажного воздуха.
|
|
|
|
.svg)
.svg)
Описание
Блок Local Restriction (MA) моделирует падение давления из-за местного уменьшения проходного сечения, таких как клапан или отверстие, в сети влажного воздуха. Поток через диафрагму становится критическим при достижении влажным воздухом скорости звука.
Порты A и B представляют собой вход и выход блока Local Restriction (MA). Входной сигнал на порту AR определяет площадь проходного сечения.
Значок блока меняется в зависимости от значения параметра Restriction type.
Диафрагма считается адиабатической системой, то есть не обменивается теплом с окружающей средой.
Диафрагма состоит из сужения, за которым следует внезапное расширение проходного сечения. Влажный воздух ускоряется во время сжатия, вызывая падение давления. Затем отделяется от стенки во время внезапного расширения, в результате чего давление восстанавливается лишь частично из-за потери импульса.
-1-s.png)
| Поток влажного воздуха через этот блок может стать критическим, если блок Flow Rate Source (MA), соединенный с блоком Pipe (MA), задает больший массовый расход, чем возможный массовый расход блока Local Restriction (MA). |
Массовый баланс:
,
,
,
где:
-
— массовый расход.
-
Нижние индексы и — порты A и B соответственно.
-
Нижние индексы и указывают на свойства водяного пара и газовых примесей соответственно.
Энергетический баланс:
,
где и — поток энергии через порты A и B соответственно.
Массовый расход смеси (положительный от порта A к порту B) в турбулентном режиме течения составляет:
-
Подстрочные индексы и обозначают вход и выход соответственно. Если , то входом является порт A, а выходом — порт B; в противном случае они меняются местами. Предполагается, что площадь поперечного сечения на портах A и B одинакова.
-
— площадь диафрагмы.
-
— плотность смеси.
-
— давление.
-
— коэффициент расхода.
Уравнение массового расхода смеси получено путем объединения уравнений:
-
Баланс импульса для сокращения площади потока от впускного отверстия до диафрагмы.
-
Баланс импульса для внезапного расширения площади потока от диафрагмы к выпускному отверстию.
В случае сокращения площади потока давление воздействует на площадь на входе, , а давление воздействует на площадь на диафрагме, . Предполагается, что давление, действующее на область за пределами диафрагмы, , равно .
В случае расширения площади потока давление, действующее как на область при диафрагме, , так и на область за пределами диафрагмы, , принимается равным из-за отделения потока от диафрагмы. Давление, действующее на площадь на выходе, равно .
Массовый расход смеси (положительный от отверстия A до отверстия B) в ламинарном режиме линеаризуется по отношению к разнице давлений:
,
где порог перехода между ламинарным и турбулентным режимами определяется на основе отношения давлений ламинарного потока, , как:
Когда , предполагается, что поток является турбулентным и, следовательно, .
Когда происходит плавный переход от к .
Когда поток перекрыт, скорость при диафрагме равна скорости звука и не может увеличиваться дальше. Предполагая, что поток перекрыт, массовый расход смеси равен:
,
,
где
-
— удельная теплоемкость при постоянном давлении.
Следовательно, фактический массовый расход смеси равен , но при этом ограничивается величиной :
Выражение для давления на диафрагме получено путем учета баланса импульсов только для сокращения площади потока от впускного отверстия до диафрагмы.
Диафрагма считается адиабатической системой, поэтому суммарные энтальпии смеси равны. Следовательно, изменения удельных энтальпий смеси равны:
Порты
Вход
AR — сигнал управления проходным сечением, м²
скаляр
Входной порт, управляющий проходным сечением диафрагмы. Порт насыщается, когда его значение находится за пределами минимального и максимального пределов области диафрагмы, заданных параметрами блока.
Зависимости
Этот порт используется, только если для параметра Restriction type установлено значение Variable.
Ненаправленные
A — вход или выход влажного воздуха
Порт влажного воздуха, соответствует входу или выходу диафрагмы. Этот блок не имеет внутренней направленности.
B — вход или выход влажного воздуха
Порт влажного воздуха, соответствует входу или выходу диафрагмы. Этот блок не имеет внутренней направленности.
Параметры
Restriction type — возможность изменения проходного сечения
Variable (по умолчанию) | Fixed
Выберите, может ли проходное сечение изменяться во время моделирования:
-
Variable— входной сигнал на порту AR определяет площадь проходного сечения, которая может изменяться в процессе моделирования. Параметры Minimum restriction area и Maximum restriction area задают нижнюю и верхнюю границы площади проходного сечения. -
Fixed— площадь проходного сечения, заданная значением параметра Restriction area, остается постоянной во время моделирования. При этом порт AR скрыт.
Minimum restriction area — нижняя граница площади проходного сечения диафрагмы
1e−10 м² (по умолчанию)
Нижняя граница площади проходного сечения диафрагмы. Вы можете использовать этот параметр для представления площади утечки. Входной сигнал AR насыщается при этом значении, чтобы предотвратить дальнейшее уменьшение проходного сечения.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Restriction type значение Variable.
Maximum restriction area — верхняя граница площади проходного сечения диафрагмы
5e−3 м² (по умолчанию)
Верхняя граница площади проходного сечения диафрагмы. Входной сигнал AR насыщается при этом значении, чтобы предотвратить дальнейшее увеличение площади проходного сечения.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Restriction type значение Variable.
Restriction area — площадь проходного сечения по нормали к пути потока на диафрагме
1e−3 м² (по умолчанию)
Площадь проходного сечения по нормали к пути потока на диафрагме.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Restriction type значение Fixed.
Cross-sectional area at ports A and B — площадь сечения по нормали к пути потока на портах
0.01 м² (по умолчанию)
Площадь сечения по нормали к пути потока на портах A и B. Предполагается, что эта площадь одинакова для двух портов.
Discharge coefficient — отношение фактического массового расхода к теоретическому массовому расходу через диафрагму
0.64 (по умолчанию)
Отношение фактического массового расхода к теоретическому массовому расходу через диафрагму. Discharge factor является эмпирическим параметром, учитывающим неидеальность потока.
Laminar flow pressure ratio — коэффициент давления, при котором поток влажного воздуха переходит между ламинарным и турбулентным режимами
0.999 (по умолчанию)
Отношение давлений, при котором течение влажного воздуха переходит из ламинарного режима течения в турбулентный. Потеря давления линейна по отношению к массовому расходу в ламинарном режиме течения и квадратична по отношению к массовому расходу в турбулентном режиме течения.