Isothermal Liquid Properties (IL)

Увлекаемый воздух — это относительное количество нерастворенного газа, находящегося в жидкости. Жидкость с нулевым содержанием воздуха является идеальной, то есть представляет собой чистую жидкость.

В конфигурации по умолчанию блок Isothermal Liquid Properties (IL) моделирует жидкость с добавлением 0.5% воздуха с постоянным объемным модулем упругости:

В этой модели объемный модуль упругости предполагается постоянным, поэтому плотность жидкости растет экспоненциально с увеличением давления жидкости:

,

где

В системах, где давление жидкости может изменяться в широком диапазоне, и предположение о постоянстве объемный модуль упругости больше не действует, можно установить параметр Isothermal bulk modulus model в значение Linear function of pressure, чтобы определить объемный модуль упругости жидкости как линейную функцию давления:

,

где

Если давление жидкости снижается ниже опорного давления , значение объемного модуля упругости жидкости в предыдущем уравнении может стать отрицательным, что противоречит физике. Чтобы объемный модуль упругости жидкости всегда оставался положительным, используйте параметр Minimum valid pressure, чтобы указать минимальное допустимое давление, :

.

На практике рабочая жидкость представляет собой смесь жидкости и небольшого количества увлекаемого воздуха. Чтобы смоделировать такой тип жидкости, укажите ненулевое значение для параметра Volumetric fraction of entrained air in mixture at atmospheric pressure.

Плотность смеси при заданном давлении определяется как отношение общей массы жидкости и увлекаемого воздуха к общему объему жидкости и увлекаемого воздуха при данном давлении. В то время как общая масса смеси сохраняется при изменении давления, объем смеси не остается постоянным. Увлекаемый воздух определяется объемной долей:

,

где

Предполагается, что увлекаемый воздух подчиняется закону идеального газа. Сжатие или расширение воздуха в жидкости представляет собой политропный процесс, при котором давление воздуха и давление жидкости одинаковы:

,

где

Чтобы смоделировать эффекты растворения воздуха в жидкости, установите флажок Air dissolution model.

Процесс растворения воздуха в жидкости описывается законом Генри. При давлении, меньшем или равном опорному давлению (которое принимается равным атмосферному давлению), предполагается, что весь воздух вовлекается в жидкость. При давлении, равном или превышающем давление (значение параметра Pressure at which all entrained air is dissolved), весь увлекаемый воздух растворяется в жидкости. При давлениях между и объемная доля увлекаемого воздуха, которая не теряется при растворении, , является линейной функцией давления и аппроксимируется полиномиальной функцией третьего порядка для плавной связи значений плотности и объемного модуля упругости между тремя областями давления:

.