Документация Engee

Дросселирующее отверстие (ИЖ)

Страница в процессе разработки.

Отверстие постоянной или переменной площади в сети изотермической жидкости.

Тип: EngeeFluids.IsothermalLiquid.Orifices.LocalRestriction

Дросселирующее отверстие (ИЖ)

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Valves & Orifices/Orifices/Orifice (IL)

Variable Orifice (IL)

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Valves & Orifices/Orifices/Variable Orifice (IL)

Описание

Блок Дросселирующее отверстие (ИЖ) моделирует поток через локальное ограничение с постоянной или переменной площадью открытия. Для переменных отверстий управляющий элемент, подключенный к порту S, задает положение открытия. Изменение площади открытия задается как линейное или по таблице.

local restriction (il) 1 s

Уравнения блока определяют массовый расход через разность давлений между портами A и B:

Это уравнение сохранения массы подразумевает увеличение скорости при уменьшении площади и уменьшение скорости, когда поток уходит в большую область. В соответствии с принципом Бернулли, это изменение скорости приводит к появлению области пониженного давления в отверстии и повышенного давления в зоне расширения. Результирующее повышение давления, называемое восстановлением давления, зависит от коэффициента расхода отверстия и соотношения площадей отверстия и порта.

Постоянные отверстия

Для постоянных отверстий площадь отверстия не изменяется в ходе моделирования.

Постоянная площадь отверстия

Если для параметра Метод расчета площади отверстия задано значение Orifice area, то блок вычисляет массовый расход как:

ρρ ,

где

  • — коэффициент расхода Discharge coefficient;

  • — мгновенная площадь открытого отверстия;

  • — площадь поперечного сечения портов A и B;

  • ρ — средняя плотность жидкости.

Потери давления и рассчитываются одинаково для постоянных и переменных отверстий.

Это приближение для и блока Постоянный дроссель (ИЖ) одинаковы.

Табличная зависимость объемного расхода от перепада давления

Если для параметра Метод расчета площади отверстия задано значение Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure drop, то блок вычисляет объемный расход на основе табличных значений перепада давления , которые вы можете предоставить. Если вы предоставите только неотрицательные значения для векторов объемного расхода и перепада давления, блок экстраполирует таблицу на отрицательные значения. Объемный расход интерполируется из этой расширенной таблицы.

Если параметры Volumetric flow rate vector и Pressure drop vector содержат как отрицательные, так и положительные значения, но не содержат 0, блок вставляет начало координат в векторы, чтобы гарантировать, что клапан не будет иметь ненулевой расход при перепаде давления, равном 0, что нефизично.

Переменные отверстия

Для переменных отверстий, если для параметра Opening orientation установлено значение Positive control member displacement opens orifice, то отверстие открывается, когда сигнал на порту S положительный. Если для параметра Opening orientation установлено значение Negative control member displacement opens orifice, то отверстие открывается, когда сигнал на порту S отрицательный. Если в обоих случаях сигнал положительный, то открытие отверстия определяется величиной сигнала.

Линейная зависимость площади отверстия от положения управляющего элемента

Если для параметра Метод расчета площади отверстия установлено значение Linear - Area vs. control member position, то площадь отверстия зависит от положения управляющего элемента и соотношения площади отверстия и максимального положения управляющего элемента:

ε ,

где

  • — положение управляющего элемента при полностью закрытом отверстии;

  • — значение параметра Control member travel between closed and open orifice;

  • — значение параметра Максимальная площадь проходного сечения потока;

  • — значение параметра Leakage area;

  • ε — значение параметра Opening orientation.

Когда отверстие находится в почти открытом или почти закрытом положении в линейной параметризации, вы можете поддерживать численную устойчивость моделирования, регулируя параметр Smoothing factor. Если параметр Smoothing factor не равен нулю, блок плавно насыщает площадь отверстия между и .

Массовый расход определяется по уравнению:

ρ ,

где — значение параметра Площадь поперечного сечения отверстий портов A и B.

Табличная зависимость площади отверстия от положения управляющего элемента

Если для параметра Метод расчета площади отверстия установлено значение Tabulated data - Area vs. control member position, то площадь отверстия интерполируется из табличных значений площади отверстия и положения управляющего элемента , которые вы можете предоставить. Как и при параметризации Linear - Area vs. control member position, массовый расход определяется по уравнению:

ρ ,

где

  • — это:

    • — последний элемент вектора Вектор площадей отверстия, если отверстие больше максимального заданного отверстия;

    • — первый элемент вектора Вектор площадей отверстия, если отверстие меньше минимального;

    • , если рассчитанная площадь находится между пределами Вектор площадей отверстия;

  • — функция положения управляющего элемента, поступающего на порт S. Блок выполняет запросы между точками данных с помощью линейной интерполяции и использует ближайшую экстраполяцию для точек, выходящих за границы таблицы.

Табличная зависимость объемного расхода от положения управляющего элемента и перепада давления

Если для параметра Метод расчета площади отверстия установлено значение Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop, то блок интерполирует объемный расход непосредственно из таблицы объемного расхода, предоставленной пользователем, которая основана на положении управляющего элемента и перепаде давления через отверстие. Блок выполняет запросы между точками данных с помощью линейной интерполяции и использует линейную экстраполяцию для точек, выходящих за границы таблицы.

Эти данные могут включать отрицательные перепады давления и отрицательные значения открытия. Если в набор данных включен отрицательный перепад давления, объемный расход изменит направление. Однако для отрицательных значений открытия расход останется неизменным.

Если параметр Pressure drop vector, dp не содержит 0, а параметр Volumetric flow rate table, q(s,dp) – соответствующий столбец нулей, блок вставляет их, чтобы клапан не имел ненулевого расхода, когда перепад давления равен 0, что является нефизичным.

Потери давления

Потеря давления описывает снижение давления в клапане из-за уменьшения площади. Термин потери давления, , рассчитывается как:

Восстановление давления описывает положительное изменение давления в клапане из-за увеличения площади. Если вы не хотите фиксировать это увеличение давления, снимите флажок Восстановление давления. В этом случае будет равен 1.

Критическое давление

Критический перепад давления — это перепад давления, связанный с критическим числом Рейнольдса, , которое является точкой перехода между ламинарным и турбулентным течениями жидкости:

ρν

Порты

Ненаправленные

# A — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость

Details

Порт изотермической жидкости, соответствует входу или выходу отверстия. Этот блок не имеет внутренней направленности.

Имя для программного использования

port_a

# B — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость

Details

Порт изотермической жидкости, соответствует входу или выходу отверстия. Этот блок не имеет внутренней направленности.

Имя для программного использования

port_b

Вход

# S — перемещение управляющего элемента
скаляр

Details

Входной порт перемещения управляющего элемента, задающий открытие отверстия.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Orifice type значение Переменное.

Типы данных

Float64

Поддержка комплексных чисел

Нет

Параметры

Основные

# Orifice type — тип отверстия
Константа | Переменное

Details

Тип отверстия, определяемый площадью отверстия. Если установлено значение Переменное, то площадь отверстия изменяется в зависимости от входного сигнала, поступающего на порт S.

Значения

Constant | Variable

Значение по умолчанию

Имя для программного использования

type

Вычисляемый

Нет

# Метод расчета площади отверстия — метод расчета постоянной площади отверстия
Orifice area | Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure drop

Details

Метод расчета площади отверстия при моделировании:

  • Orifice area — заданная площадь не изменяется в процессе моделирования.

  • Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure drop — заданная площадь остается постоянной, но объемный расход через отверстие может меняться. Его значение интерполируется непосредственно из значений параметров Volumetric flow rate vector и Pressure drop vector.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Константа.

Значения

Orifice area | Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure drop

Значение по умолчанию

Orifice area

Имя для программного использования

fixed_restriction_parameterization

Вычисляемый

Нет

# Метод расчета площади отверстия — метод расчета переменной площади отверстия
Linear - Area vs. control member position | Tabulated data - Area vs. control member position | Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop

Details

Метод расчета площади отверстия при моделировании:

  • Linear - Area vs. control member position — площадь определяется линейной зависимостью от положения управляющего элемента по отношению к полностью открытому или полностью закрытому отверстию. Положение задается изменяющимся сигналом на порту S.

  • Tabulated data - Area vs. control member position — площадь отверстия интерполируется из Control member position vector и Вектор площадей отверстия на основе положения управляющего элемента, полученного через порт S.

  • Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop — объемный расход напрямую интерполируется из предоставленных пользователем значений параметров Control member position vector, Pressure drop vector и Volumetric flow rate table, q(s,dp) на основе положения управляющего элемента, полученного через порт S, и перепада давления через порты A и B.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Переменное.

Значения

Linear - Area vs. control member position | Tabulated data - Area vs. control member position | Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop

Значение по умолчанию

Linear - Area vs. control member position

Имя для программного использования

variable_restriction_parameterization

Вычисляемый

Нет

# Orifice area — площадь отверстия
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Площадь поперечного сечения отверстия.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Константа, а для Метод расчета площади отверстияOrifice area.

Единицы измерения

m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Значение по умолчанию

1e-3 m^2

Имя для программного использования

fixed_restriction_area

Вычисляемый

Да

# Pressure drop vector — вектор значений перепада давления для табличной параметризации
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Вектор значений перепада давления для табличной параметризации объемного расхода. Значения в этом векторе соответствуют один к одному значениям в векторном параметре Pressure drop vector. Значения вектора перепада давления перечислены в порядке возрастания. Объемный расход интерполируется непосредственно из Volumetric flow rate vector, который зависит от параметра Pressure drop vector.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Константа, а для Метод расчета площади отверстияTabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure drop.

Единицы измерения

Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Значение по умолчанию

[-4.0, -3.0, -2.0, -1.0, -0.5, 0.0, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0] MPa

Имя для программного использования

delta_p_fixed_vector_1D

Вычисляемый

Да

# Volumetric flow rate vector — вектор значений объемного расхода
m^3/s | m^3/h | cm^3/s | mm^3/s | ft^3/s | lpm | l/s | gpm | gal/s | gal/h

Details

Вектор значений объемного расхода для табличной параметризации объемного расхода. Значения в этом векторе соответствуют один к одному значениям в Pressure drop vector. Объемный расход интерполируется непосредственно из Volumetric flow rate vector, который зависит от параметра Pressure drop vector.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Константа, а для Метод расчета площади отверстияTabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure drop.

Единицы измерения

m^3/s | m^3/h | cm^3/s | mm^3/s | ft^3/s | lpm | l/s | gpm | gal/s | gal/h

Значение по умолчанию

[-2.44, -2.12, -1.68, -1.22, -0.84, 0, 0.85, 1.21, 1.7, 2.09, 2.41]* 1e-3 m^3/s

Имя для программного использования

Vdot_fixed_vector_1D

Вычисляемый

Да

# Control member position at closed orifice — смещение управляющего элемента
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Начальное смещение управляющего элемента при полностью закрытом переменном отверстии.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Переменное.

Единицы измерения

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Значение по умолчанию

0.0 m

Имя для программного использования

min_control_displacement

Вычисляемый

Да

# Control member travel between closed and open orifice — максимальный ход управляющего элемента
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Максимальное расстояние, которое проходит управляющий элемент между закрытым и открытым отверстиями. Отверстие полностью открыто при сумме положения управляющего элемента при закрытом отверстии и хода управляющего элемента между закрытым и открытым отверстиями.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Переменное, а для Метод расчета площади отверстияLinear - Area vs. control member position.

Единицы измерения

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Значение по умолчанию

5e-3 m

Имя для программного использования

delta_control_displacement

Вычисляемый

Да

# Opening orientation — направление движения элемента, открывающего отверстие
Positive control member displacement opens orifice | Negative control member displacement opens orifice

Details

Направление перемещения элемента, открывающего переменное отверстие. Положительная ориентация означает, что положительный сигнал на S открывает отверстие. Отрицательное направление означает, что отрицательный сигнал на S открывает отверстие.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Переменное.

Значения

Positive control member displacement opens orifice | Negative control member displacement opens orifice

Значение по умолчанию

Positive control member displacement opens orifice

Имя для программного использования

opening_orientation

Вычисляемый

Нет

# Максимальная площадь проходного сечения потока — максимальная площадь открытия отверстия
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Максимальная площадь отверстия во время моделирования. При использовании Tabulated data - Area vs. control member position, максимальная площадь отверстия является последним элементом вектора Вектор площадей отверстия.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Переменное, а для Метод расчета площади отверстияLinear - Area vs. control member position.

Единицы измерения

m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Значение по умолчанию

1e-4 m^2

Имя для программного использования

max_restriction_area

Вычисляемый

Да

# Leakage area — площадь зазора в полностью закрытом положении
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Сумма всех зазоров, когда клапан находится в полностью закрытом положении. Любая площадь, меньшая этого значения, поддерживается на уровне указанной площади утечки. Этот параметр способствует численной стабильности, поддерживая непрерывность потока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Переменное, а для Метод расчета площади отверстияLinear - Area vs. control member position.

Единицы измерения

m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Значение по умолчанию

1e-10 m^2

Имя для программного использования

leakage_area

Вычисляемый

Да

# Control member position vector — вектор положений управляющих элементов
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Вектор положений управляющих элементов для табличной параметризации объемного расхода. Вектор положения управляющих элементов один к одному соответствует вектору площадей Вектор площадей отверстия. Значения перечислены в порядке возрастания, и первый элемент должен быть равен 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Переменное, а для Метод расчета площади отверстияTabulated data - Area vs. control member position.

Единицы измерения

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Значение по умолчанию

[0.0, 2e-3, 4e-3, 7e-3, 1.7e-2] m

Имя для программного использования

control_displacement_vector_1D

Вычисляемый

Да

# Вектор площадей отверстия — вектор значений площади открытия отверстия
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Вектор значений площади отверстия для табличной параметризации площади отверстия. Значения в этом векторе соотносятся один к одному с элементами в Control member position vector. Если вектор увеличивается, то первый элемент этого вектора — площадь утечки отверстия, а последний элемент — максимальная площадь отверстия. Если вектор уменьшается, то первый элемент этого вектора — максимальная площадь отверстия, а последний элемент — площадь утечки. Площадь открытия отверстия интерполируется из вектора площади отверстия, который зависит от вектора Control member position vector.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Переменное, а для Метод расчета площади отверстияTabulated data - Area vs. control member position.

Единицы измерения

m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Значение по умолчанию

[1e-9, 2.0352e-7, 4.0736e-5, 1.1438e-4, 3.4356e-4] m^2

Имя для программного использования

restriction_area_vector_1D

Вычисляемый

Да

# Площадь поперечного сечения отверстий портов A и B — площадь на входе или выходе из отверстия
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Площадь поперечного сечения на входе и выходе отверстий A и B. Эта площадь используется в уравнении скорости потока давления, определяющем массовый расход через отверстие.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите:

  • Orifice type в значение Переменное и Метод расчета площади отверстия в значение Linear - Area vs. control member position или Tabulated data - Area vs. control member position.

  • Orifice type в значение Константа и Метод расчета площади отверстия в значение Orifice area.

Единицы измерения

m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Значение по умолчанию

Inf m^2

Имя для программного использования

port_area

Вычисляемый

Да

# Discharge coefficient — коэффициент расхода

Details

Поправочный коэффициент – отношение фактического массового расхода к теоретическому массовому расходу через отверстие.

Значение по умолчанию

0.64

Имя для программного использования

C_d

Вычисляемый

Да

# Critical Reynolds number — верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока

Details

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока через отверстие.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите:

  • Orifice type в значение Переменное и Метод расчета площади отверстия в значение Linear - Area vs. control member position или Tabulated data - Area vs. control member position.

  • Orifice type в значение Константа и Метод расчета площади отверстия в значение Orifice area.

Значение по умолчанию

150

Имя для программного использования

Re_critical

Вычисляемый

Да

# Smoothing factor — числовой коэффициент сглаживания

Details

Непрерывный коэффициент сглаживания, который вносит слой постепенного изменения в реакцию потока, когда отверстие находится в почти открытом или почти закрытом положении. Установите ненулевое значение меньше единицы, чтобы повысить стабильность моделирования в этих режимах.

Значение по умолчанию

0.01

Имя для программного использования

smoothing_factor

Вычисляемый

Да

# Восстановление давления — учитывать ли повышение давления при расширении области

Details

Учитывать ли повышение давления при перетекании жидкости из области с меньшей площадью поперечного сечения в область с большей площадью поперечного сечения.

Если снять флажок Восстановление давления, это увеличение давления не учитывается.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите:

  • Orifice type в значение Переменное и Метод расчета площади отверстия в значение Linear - Area vs. control member position или Tabulated data - Area vs. control member position.

  • Orifice type в значение Константа и Метод расчета площади отверстия в значение Orifice area.

Значение по умолчанию

false (выключено)

Имя для программного использования

pressure_recovery

Вычисляемый

Нет

# Control member position vector, s — вектор положения управляющего элемента
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Вектор положений управляющих элементов для табличной параметризации объемного расхода. Вектор положения управляющих элементов один к одному соответствует вектору перепада давления Pressure drop vector, dp, для двухмерной зависимости таблицы объемного расхода Volumetric flow rate table, q(s,dp). Положительное смещение соответствует открытию клапана. Значения перечислены в порядке возрастания, и первый элемент должен быть равен 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Переменное, а для Метод расчета площади отверстияTabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop.

Единицы измерения

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Значение по умолчанию

[0.0, 2e-3, 4e-3, 7e-3, 1.7e-2] m

Имя для программного использования

control_displacement_vector_2D

Вычисляемый

Да

# Pressure drop vector, dp — вектор значений перепада давления
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Вектор значений перепада давления для табличной параметризации объемного расхода. Вектор перепада давления один к одному соответствует вектору положения управляющего элемента Control member position vector, s для двухмерной зависимости таблицы объемного расхода Volumetric flow rate table, q(s,dp). Значения перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Переменное, а для Метод расчета площади отверстияTabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop.

Единицы измерения

Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Значение по умолчанию

[0.3, 0.5, 0.7] MPa

Имя для программного использования

delta_p_vector_2D

Вычисляемый

Да

# Volumetric flow rate table, q(s,dp) — таблица значений объемного расхода
m^3/s | m^3/h | cm^3/s | mm^3/s | ft^3/s | lpm | l/s | gpm | gal/s | gal/h

Details

Матрица на объемных расходов, основанных на независимых значениях перепада давления и положения управляющего элемента. Значения на — размеры соответствующих векторов:

  • — количество элементов в векторе перепада давления Pressure drop vector, dp.

  • — количество элементов в векторе положения управляющего элемента Control member position vector, s.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Переменное, а для Метод расчета площади отверстияTabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop.

Единицы измерения

m^3/s | m^3/h | cm^3/s | mm^3/s | ft^3/s | lpm | l/s | gpm | gal/s | gal/h

Значение по умолчанию

[1.7e-05 2e-05 2.6e-05; 0.0035 0.0045 0.0053; 0.7 0.9 1.06; 1.96 2.5 3.0; 6.0 7.7 9.13]*1e-3 m^3/s

Имя для программного использования

Vdot_matrix_2D

Вычисляемый

Да