Камера фиксированного объема (Г)

Емкость с одним входом и фиксированным объемом газа.

Тип: AcausalFoundation.Gas.Elements.ConstantVolumeChamber

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fundamental/Gas/Elements/Constant Volume Chamber (G)

Описание

Блок Камера фиксированного объема (Г) моделирует накопление массы и энергии в газовой сети. В камере находится постоянный объем газа. Корпус может обмениваться массой и энергией с подключенной газовой сетью и обмениваться теплом с окружающей средой, позволяя внутреннему давлению и температуре изменяться с течением времени. Давление и температура изменяются в зависимости от сжимаемости и теплоемкости объема газа.

Сохранение массы

Закон сохранения массы связывает массовый расход с динамикой изменения давления и температуры внутреннего узла, представляющего объем газа:

где

— частная производная массы газа по давлению при постоянных температуре и объеме;
— частная производная массы газа по температуре при постоянных давлении и объеме;
— давление газа. Давление на порту A считается равным этому давлению, ;
— температура газа. Предполагается, что температура на порту H равна этой температуре, ;
— время;
— массовый расход на порту А. Скорость потока, связанная с портом, положительна, когда газ втекает в блок;
— массовый расход на порту B. Скорость потока, связанная с портом, положительна, когда газ втекает в блок;
— массовый расход на порту C. Скорость потока, связанная с портом, положительна, когда газ втекает в блок;
— массовый расход на порту D. Скорость потока, связанная с портом, положительна, когда газ втекает в блок;

Сохранение энергии

Закон сохранения энергии связывает расходы энергии и тепла с динамикой изменения давления и температуры внутреннего узла, представляющего объем газа:

где

— частная производная внутренней энергии газа по давлению при постоянных температуре и объеме;
— частная производная внутренней энергии газа по температуре при постоянных давлении и объеме;
— поток энергии через порт A;
— поток энергии через порт B;
— поток энергии через порт C;
— поток энергии через порт D;
— тепловой потока через порт H.

Частные производные для моделей идеального и полуидеального газа

Частные производные массы и внутренней энергии объема газа по давлению и температуре при постоянном объеме зависят от модели свойств газа. Для моделей идеального и полуидеального газа уравнения таковы:

где

— плотность газа;

— объем газа;

— удельная энтальпия газа;

— коэффициент сжимаемости;

— универсальная газовая постоянная;

— удельная теплоемкость при постоянном давлении объема газа.

Частные производные для модели реального газа

Для модели реального газа частные производные массы и внутренней энергии объема газа по давлению и температуре при постоянном объеме равны:

где

— изотермический объемный модуль сжатия газа;

— изобарический коэффициент теплового расширения газа.

Допущения и ограничения

Стенки камеры абсолютно жесткие.
Между портом A и внутренней частью камеры отсутствует сопротивление потоку.
Между портом H и внутренней частью камеры нет теплового сопротивления.

Переменные

Используйте группу параметров Целевые значения, чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для переменных параметров блока перед моделированием. Для получения дополнительной информации см. Настройка физических блоков с помощью целевых значений.

Порты

Ненаправленные

# A — вход в камеру
газ

Details

Газовый порт, соответствует входу в камеру.

Имя для программного использования

port_a

# H — температура внутри камеры
тепло

Details

Тепловой порт, связанный с температурой газа внутри камеры.

Имя для программного использования

thermal_port

# B — вход в камеру
газ

Details

Газовый порт, соответствует второму входу в камеру.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Число портов значение 2, 3 или 4.

Имя для программного использования

port_b

# C — вход в камеру
газ

Details

Газовый порт, соответствует третьему входу в камеру.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Число портов значение 3 или 4.

Имя для программного использования

port_c

# D — вход в камеру
газ

Details

Газовый порт, соответствует четвертому входу в камеру.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Число портов значение 4.

Имя для программного использования

port_d

Параметры

# Объем камеры — объем газа в камере
m^3 | um^3 | mm^3 | cm^3 | km^3 | ml | l | gal | igal | in^3 | ft^3 | yd^3 | mi^3

Details

Объем газа в камере. Камера жесткая, поэтому ее объем остается постоянным во время моделирования. Предполагается, что камера всегда полностью заполнена газом.

Единицы измерения	`m^3` \| `um^3` \| `mm^3` \| `cm^3` \| `km^3` \| `ml` \| `l` \| `gal` \| `igal` \| `in^3` \| `ft^3` \| `yd^3` \| `mi^3`
Значение по умолчанию	`0.1 m^3`
Имя для программного использования	`volume`
Вычисляемый	Да

# Число портов — количество впускных портов в камере
1 | 2 | 3 | 4

Details

Количество впускных портов в камере. Камера может иметь от одного до четырех портов, промаркированных от A до D. Когда вы изменяете значение параметра, соответствующие порты отображаются или скрываются на значке блока.

Значения	`1` \| `2` \| `3` \| `4`
Значение по умолчанию	`1`
Имя для программного использования	`port_count`
Вычисляемый	Нет

# Площадь поперечного сечения на порту A — площадь по нормали к пути потока на входе A в камеру
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь поперечного сечения входа в камеру на порту А в направлении, нормальном к пути потока газа.

Единицы измерения	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
Значение по умолчанию	`0.01 m^2`
Имя для программного использования	`port_a_area`
Вычисляемый	Да

# Площадь поперечного сечения на порту B — площадь по нормали к пути потока на входе B в камеру
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь поперечного сечения входа в камеру на порту B в направлении, нормальном к пути потока газа.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Число портов значение 2, 3 или 4.

Единицы измерения	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
Значение по умолчанию	`0.01 m^2`
Имя для программного использования	`port_b_area`
Вычисляемый	Да

# Площадь поперечного сечения на порту C — площадь по нормали к пути потока на входе C в камеру
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь поперечного сечения входа в камеру на порту C в направлении, нормальном к пути потока газа.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Число портов значение 3 или 4.

Единицы измерения	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
Значение по умолчанию	`0.01 m^2`
Имя для программного использования	`port_c_area`
Вычисляемый	Да

# Площадь поперечного сечения на порту D — площадь по нормали к пути потока на входе D в камеру
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь поперечного сечения входа в камеру на порту D в направлении, нормальном к пути потока газа.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Число портов значение 4.

Единицы измерения	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
Значение по умолчанию	`0.01 m^2`
Имя для программного использования	`port_d_area`
Вычисляемый	Да

Камера фиксированного объема (Г)

Описание

Сохранение массы

Сохранение энергии

Частные производные для моделей идеального и полуидеального газа

Частные производные для модели реального газа

Допущения и ограничения

Переменные

Порты

Ненаправленные

Параметры

Параметры

Примеры