Дроссель (Г)

Локальное сужение потока в газовой сети.

Тип: AcausalFoundation.Gas.Elements.LocalRestriction

Дроссель (Г)

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fundamental/Gas/Elements/Local Restriction (G)

Дроссель с переменным сечением (Г)

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fundamental/Gas/Elements/Variable Local Restriction (G)

Описание

Блок Дроссель (Г) моделирует падение давления из-за локального сужения, такого как клапан или отверстие, в газовой сети. Поток через сужение становится критическим при достижении газом скорости звука.

Порты A и B представляют собой вход и выход блока Дроссель (Г). Входной сигнал на порту AR определяет площадь сужения. Кроме того, можно указать фиксированную площадь сужения в качестве параметра блока.

Значок блока меняется в зависимости от значения параметра Сечение.

Сужение потока считается адиабатической системой, то есть не обменивается теплом с окружающей средой.

Модель блока состоит из внезапного сужения, за которым следует внезапное расширение проходного сечения. Газ ускоряется при прохождении сужения, что приводит к падению давления. Затем отделяется от стенки во время внезапного расширения, в результате чего давление восстанавливается лишь частично из-за потери импульса.

Схема локального сужения

orifice il 1 ru

Сохранение массы

Уравнение сохранения массы:

где и — массовый расход на портах A и B соответственно. Скорость потока через порт положительна, когда поток втекает в блок.

Сохранение энергии

Уравнение сохранения энергии:

где и — поток энергии на портах A и B соответственно.

Блок считается адиабатическим. Следовательно, удельная общая энтальпия между портом A, портом B и сужением не меняется:

где — удельная энтальпия на порту A, порту B или на сужении (нижний индекс ).

Идеальные скорости потока на порту A, порту B и сужении:

где

— площадь поперечного сечения портов A и B, значение параметра Площадь поперечного сечения на портах A и B;
— площадь поперечного сечения в месте сужения. Если для параметра Сечение выбрано значение Постоянное, то это значение параметра Площадь проходного сечения потока. Если для параметра Сечение выбрано значение Переменное, то площадь поперечного сечения определяется как:

где
- — минимальная площадь поперечного сечения в месте сужения, значение параметра Минимальная площадь проходного сечения потока;
- — максимальная площадь поперечного сечения в месте сужения, значение параметра Максимальная площадь проходного сечения потока;
- — значение сигнала на порту AR.
— объемная плотность газа на порту A, порту B или на сужении.

Теоретический массовый расход без учета эффектов неидеальности:

где — коэффициент расхода, значение параметра Коэффициент расхода.

Сохранение импульса

Разница давлений между портами A и B основана на сохранении импульса для уменьшения проходного сечения между входом и сужением, а также на сохранении импульса для резкого расширения проходного сечения между сужением и выходом.

Для потока из порта A в порт B:

где — отношение площадей .

Для потока из порта B в порт A:

Разность давлений в двух предыдущих уравнениях пропорциональна квадрату скорости потока. Это типичное поведение для турбулентного потока. Однако для ламинарного потока перепад давления становится линейным по отношению к расходу. Разница давлений для ламинарного случая может быть приближенно рассчитана как:

Порог перехода от турбулентного течения к ламинарному определяется как

где

— отношение давлений при переходе между ламинарным и турбулентным режимами (значение параметра Коэффициент давления ламинарного потока);
.

Давление на сужении основано на законе сохранения импульса для сокращения проходного сечения между входом и сужением.

Для потока из порта A в порт B:

Для потока из порта B в порт A:

Для ламинарного потока давление на сужении приближенно равно:

В блоке используется кубический полином от для плавного перехода между турбулентным и ламинарным режимами:

Если

тогда

и
Если

тогда плавно переходит между и

и плавно переходит между и
Если

тогда плавно переходит между и

и плавно переходит между и
Если

тогда

и

Критический поток

Когда поток через сужение становится критическим, дальнейшие изменения потока зависят от условий выше по потоку и не зависят от условий ниже по потоку.

Если — это давление на порту A, а — это гипотетическое давление на порту B, предполагая критический поток из порта A в порт B, тогда

где — скорость звука.

Если — это давление на порту B, а — это гипотетическое давление на порту A, предполагая критический поток из порта B в порт A:

Фактические давления на портах A и B, и соответственно, зависят от того, произошел ли переход к критическому потоку.

Для потока из порта A в порт B и

Для потока из порта B в порт A и

Допущения и ограничения

Сужение потока считается адиабатической системой, то есть не обменивается теплом с окружающей средой.
Этот блок не моделирует сверхзвуковой поток.

Порты

Ненаправленные

# A — вход или выход газа
газ

Details

Газовый порт, соответствует входу или выходу локального сужения. Этот блок не имеет внутренней направленности.

Имя для программного использования

port_a

# B — вход или выход газа
газ

Details

Имя для программного использования

port_b

Вход

# AR — значение площади поперечного сечения сужения, м²
скаляр

Details

Входной порт, управляющий площадью локального сужения. Порт насыщается, когда его значение находится за пределами минимального и максимального пределов области сужения, заданных параметрами блока.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Сечение значение Переменное.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

# Сечение — метод моделирования площади поперечного сечения сужения
Постоянное | Переменное

Details

Выберите, может ли площадь поперечного сечения сужения изменяться во время моделирования:

Переменное — входной сигнал на порту AR определяет площадь сужения, которая может изменяться в процессе моделирования. Параметры Минимальная площадь проходного сечения потока и Максимальная площадь проходного сечения потока задают нижнюю и верхнюю границы площади сужения.
Постоянное — площадь сужения, заданная значением параметра блока Площадь проходного сечения потока, остается постоянной во время моделирования. Порт AR скрыт.

Значения	`Fixed` \| `Variable`
Значение по умолчанию	`—`
Имя для программного использования	`type`
Вычисляемый	Нет

# Площадь проходного сечения потока — площадь поперечного сечения сужения по нормали к направлению потока
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь поперечного сечения сужения по нормали к направлению течения потока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Сечение значение Постоянное.

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	`0.001 m^2`
Имя для программного использования	`fixed_restriction_area`
Вычисляемый	Да

# Минимальная площадь проходного сечения потока — нижняя граница площади поперечного сечения сужения
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Нижняя граница площади поперечного сечения сужения . Вы можете использовать этот параметр для представления площади сужения. Входной сигнал AR насыщается при этом значении, чтобы предотвратить дальнейшее уменьшение площади сужения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Сечение значение Переменное.

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	`1e-10 m^2`
Имя для программного использования	`min_restriction_area`
Вычисляемый	Да

# Максимальная площадь проходного сечения потока — верхняя граница площади поперечного сечения сужения
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Верхняя граница площади поперечного сечения сужения . Входной сигнал AR насыщается при этом значении, чтобы предотвратить дальнейшее увеличение проходного сечения сужения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Сечение значение Переменное.

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	`0.005 m^2`
Имя для программного использования	`max_restriction_area`
Вычисляемый	Да

# Площадь поперечного сечения на портах A и B — площадь сечения по нормали к пути потока на портах
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь сечения по нормали к пути потока на портах A и B. Предполагается, что эта площадь одинакова для двух портов.

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_area`
Вычисляемый	Да

# Коэффициент расхода — отношение фактического массового расхода к теоретическому массовому расходу через сужение

Details

Коэффициент расхода — полуэмпирический параметр, определяемый как отношение фактического массового расхода к теоретическому массовому расходу через сужение.

Коэффициент расхода — это эмпирический параметр, который учитывает эффекты, связанные с неидеальностью реального течения.

Значение по умолчанию	`0.64`
Имя для программного использования	`C_d`
Вычисляемый	Да

# Коэффициент давления ламинарного потока — отношение давлений, при котором поток газа переходит между ламинарным и турбулентным режимами

Details

Отношение давлений , при котором течение газа переходит из ламинарного режима в турбулентный. Потеря давления линейна по отношению к массовому расходу в ламинарном режиме и квадратична по отношению к массовому расходу в турбулентном режиме.

Значение по умолчанию	`0.999`
Имя для программного использования	`B_laminar`
Вычисляемый	Да

Дроссель (Г)

Описание

Схема локального сужения

Сохранение массы

Сохранение энергии

Сохранение импульса

Критический поток

Допущения и ограничения

Порты

Ненаправленные

Вход

Параметры

Параметры

Примеры