Cross-Junction (IL)

Страница в процессе разработки.

Перекрестное соединение в системе с изотермической жидкостью.

Тип: EngeeFluids.IsothermalLiquid.Fittings.CrossJunction

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Pipes & Fittings/Cross-Junction (IL)

Описание

Блок Cross-Junction (IL) представляет собой четырехходовое соединение в сети изотермической жидкости. Блок моделирует взаимодействие жидкостей в зависимости от направления потока в каждом порту, где путь между портами A и C является прямым ходом, а порты B и D являются боковыми ответвлениями.

Сохранение массы и импульса

Блок сохраняет массу в соединении:

где — массовый расход для данного порта .

Блок определяет, какой коэффициент и элемент вектора использовать, а затем вычисляет разность давлений для сохранения импульса таким образом, чтобы

где

— средняя плотность жидкости;
— давление для данного порта ;
— давление в узле 1;
— коэффициент расхода, который блок присваивает данному порту . Параметр Спецификация коэффициента сопротивления определяет метод, используемый блоком для расчета ;
— инерция жидкости для данного порта .

Блок рассчитывает инерцию для каждого порта как

где — значение параметра Площадь поперечного сечения прямого прохода (A-C), а — значение параметра Площадь поперечного сечения боковых ответвлений (B-D).

Коэффициент Идельчика

Если для параметра Спецификация коэффициента сопротивления установлено значение Idel’chik correlation, блок рассчитывает коэффициенты сопротивления в трубе согласно [1]. Модель Идельчика поддерживает слияние потоков к порту C, или разделение от порта C. Для получения корректных результатов необходимо ориентировать блок в соответствии с ожидаемой конфигурацией потока в сети жидкости модели.

Блок рассматривает соединение как симметричное относительно горизонтальной и вертикальной плоскостей, так что — значение параметра Площадь поперечного сечения прямого прохода (A-C), а — значение параметра Площадь поперечного сечения боковых ответвлений (B-D), где — площадь соответствующего порта.

cross junction il 1 ru

В случае недопустимой геометрии потока поведением блока можно управлять с помощью параметра Report when flow configuration is invalid. Если для параметра Report when flow configuration is invalid установлено значение None, модель продолжает работать в недопустимой конфигурации потока, но результаты могут быть некорректными.

Слияние потоков

При слиянии потоков коэффициенты сопротивления для портов A и C:

Коэффициенты сопротивления для портов B и D составляют

Разделение потока

При расходящемся потоке из порта C коэффициенты сопротивления для портов A и C составляют

Коэффициенты сопротивления для портов B и D составляют

где при или , а при или . Блок сглаживает переход между и с помощью функции гиперболического тангенса.

Согласно [1], эти коэффициенты сопротивления применимы, только когда отношение диаметра бокового ответвления к диаметру прямого хода меньше или равно 2/3. Однако ожидаемая погрешность для отношений выше 2/3 обычно достаточно мала, чтобы блок продолжал использовать указанные коэффициенты сопротивления.

Пользовательский коэффициент

Если для параметра Спецификация коэффициента сопротивления установлено значение Custom, блок использует заданные пользователем параметры потерь для описания коэффициента сопротивления в трубе для каждого порта.

Для пользовательского коэффициента блок допускает четыре конфигурации: слияние потоков, разделение потока, перпендикулярные потоки и встречные потоки:

слияние потоков — поток входит в узлы 1, 2 и 4 и выходит из узла 3;
разделение потока — поток входит в узел 1 и выходит из узлов 2, 3 и 4;
перпендикулярные потоки — поток входит в узлы 1 и 2 и выходит из узлов 3 и 4;
встречные потоки — поток входит в узлы 1 и 3 и выходит из узлов 2 и 4.

На рисунке показаны данные конфигурации.

cross junction il 2 ru

Блок рассматривает соединение как симметричное относительно горизонтальной и вертикальной плоскостей, так что и , где — площадь соответствующего порта на рисунке. Используя эту симметрию, блок предполагает, что коэффициенты сопротивления от 1 до 2 и от 1 до 4 одинаковы при слиянии, разделении и встречных потоках.

Во время моделирования блок постоянно проверяет направление потока в каждом порту и сравнивает результат с четырьмя возможными конфигурациями потоков. Когда блок определяет конфигурацию потока, он корректирует узел, соответствующий каждому порту. Например, если блок обнаруживает разделяющийся поток, при котором жидкость входит в порт A и выходит из портов B, C и D, он назначает узел 1 порту A, как показано на первом рисунке. На других рисунках показаны назначенные узлы для разделяющегося потока, входящего в порты, отличные от A.

cross junction il 3

Для пользовательского коэффициента все четыре конфигурации потока могут быть реализованы в одном блоке во время моделирования. Необходимо задать только параметры для каждого условия. При использовании двухэлементных векторов для задания коэффициентов потока блок использует первый или второй элемент в зависимости от того, совпадает ли узел 1 с прямым ходом или с боковым ответвлением. Первый элемент соответствует узлу 1 в порту A или C, а второй элемент соответствует узлу 1 в порту B или D.

В этой таблице описаны условия для каждого режима работы, используемые для определения коэффициентов сопротивления.

Конфигурация потока

Разделение от порта A

0

Разделение от порта B

0

Разделение от порта C

0

Разделение от порта D

0

Слияние к порту A

0

Слияние к порту B

0

Слияние к порту C

0

Слияние к порту D

0

Перпендикулярно прямому входу A

0

Перпендикулярно прямому входу B

0

Перпендикулярно прямому входу C

0

Перпендикулярно прямому входу D

0

Встречный от прямого хода к ответвлению

0

Встречный от ответвления к прямому ходу

0

Неподвижный

—

1 или последнее допустимое значение

Поток считается неподвижным, если условия массового расхода не соответствуют ни одной заданной конфигурации потока. Блок использует следующие параметры для расчета коэффициентов расхода:

и — первый и второй элементы параметра Diverging flow straight loss coefficient соответственно;
и — первый и второй элементы параметра Diverging flow turning loss coefficient соответственно;
и — первый и второй элементы параметра Converging flow straight loss coefficient соответственно;
и — первый и второй элементы параметра Converging flow turning loss coefficient соответственно;
и — первый и второй элементы параметра Perpendicular flow straight loss coefficient соответственно;
и — первый и второй элементы параметра Perpendicular flow straight loss coefficient соответственно;
и — первый и второй элементы параметра Perpendicular flow straight loss coefficient соответственно;
и — первый и второй элементы параметра Colliding flow straight loss coefficient соответственно;
и — первый и второй элементы параметра Colliding flow turning loss coefficient соответственно.

Порты

Ненаправленные

# A — порт для жидкости
изотермическая жидкость

Details

Ненаправленный порт, вход или выход жидкости.

Имя для программного использования

port_a

# B — порт для жидкости
изотермическая жидкость

Details

Ненаправленный порт, вход или выход жидкости.

Имя для программного использования

port_b

# C — порт для жидкости
изотермическая жидкость

Details

Ненаправленный порт, вход или выход жидкости.

Имя для программного использования

port_c

# D — порт для жидкости
изотермическая жидкость

Details

Ненаправленный порт, вход или выход жидкости.

Имя для программного использования

port_d

Параметры

Свойства

# Площадь поперечного сечения прямого прохода (A-C) — площадь поперечного сечения прямого хода
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь поперечного сечения прямого хода потока от порта A до порта C.

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	`main_area`
Вычисляемый	Да

# Площадь поперечного сечения боковых ответвлений (B-D) — площадь поперечного сечения боковых ответвлений
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь поперечного сечения боковых ответвлений потока от порта B до порта D.

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	`side_area`
Вычисляемый	Да

# Критическое число Рейнольдса — верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения

Details

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения через соединение.

Значение по умолчанию	`150.0`
Имя для программного использования	`Re_critical`
Вычисляемый	Да

# Спецификация коэффициента сопротивления — тип коэффициента сопротивления
Idel’chik correlation | Custom

Details

Модель коэффициента сопротивления в соединении. Установите для этого параметра значение Custom, чтобы задать отдельные коэффициенты сопротивления для каждого сегмента расходящегося и сходящегося потока.

Значения	`Idel’chik correlation` \| `Custom`
Значение по умолчанию	`Idel'chik correlation`
Имя для программного использования	`loss_coefficient_parameterization`
Вычисляемый	Нет

# Report when flow configuration is invalid — режим предупреждения о недопустимых конфигурациях потока
None | Error

Details

Режим предупреждения пользователя о конфигурациях потоков, выходящих за пределы допустимых. Если для этого параметра установлено значение Error, моделирование будет остановлено при условиях, выходящих за пределы допустимых конфигураций потока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Спецификация коэффициента сопротивления значение Idel’chik correlation.

Значения	`None` \| `Error`
Значение по умолчанию	`None`
Имя для программного использования	`flow_configuration_assert_action`
Вычисляемый	Нет

# Diverging flow loss coefficients — возможность указать коэффициенты сопротивления для разделения потока

Details

Указывать ли коэффициенты сопротивления для разделения потока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Спецификация коэффициента сопротивления значение Custom.

Значение по умолчанию	`true (включено)`
Имя для программного использования	`enable_diverging_loss_coefficients`
Вычисляемый	Нет

# Converging flow loss coefficients — возможность указать коэффициенты сопротивления для слияния потоков

Details

Указывать ли коэффициенты сопротивления для слияния потоков.

Зависимости

Значение по умолчанию	`true (включено)`
Имя для программного использования	`enable_converging_loss_coefficients`
Вычисляемый	Нет

# Perpendicular flow loss coefficients — возможность указать коэффициенты сопротивления для перпендикулярных потоков

Details

Указывать ли коэффициенты сопротивления для перпендикулярных потоков.

Зависимости

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`enable_perpendicular_loss_coefficients`
Вычисляемый	Нет

# Colliding flow loss coefficients — возможность указать коэффициенты сопротивления для встречных потоков

Details

Указывать ли коэффициенты сопротивления для встречных потоков.

Зависимости

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`enable_colliding_loss_coefficients`
Вычисляемый	Нет

Diverging Flow Coefficients

# Diverging flow straight loss coefficient — коэффициент сопротивления прямого хода для разделения потоков

Details

Коэффициент сопротивления прямого хода для разделения потоков. При задании этого параметра в виде вектора первый элемент представляет собой коэффициент сопротивления, когда порты A или C совпадают с узлом 1. Второй элемент представляет собой коэффициент сопротивления, когда порты B или D совпадают с узлом 1. При использовании скаляра блок ведет себя одинаково для всех ориентаций.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Спецификация коэффициента сопротивления значение Custom и установите флажок Diverging flow loss coefficients.

Значение по умолчанию	`[1.12, 1.12]`
Имя для программного использования	`straight_diverging_loss_coefficient`
Вычисляемый	Да

# Diverging flow turning loss coefficient — коэффициент сопротивления боковых ответвлений для разделения потока

Details

Коэффициент сопротивления боковых ответвлений для разделения потока. При задании этого параметра в виде вектора первый элемент представляет собой коэффициент сопротивления, когда порты A или C совпадают с узлом 1. Второй элемент представляет собой коэффициент сопротивления, когда порты B или D совпадают с узлом 1. При использовании скаляра блок ведет себя одинаково для всех ориентаций.

Зависимости

Значение по умолчанию	`[1.12, 1.12]`
Имя для программного использования	`turning_diverging_loss_coefficient`
Вычисляемый	Да

Converging Flow Coefficients

# Converging flow straight loss coefficient — коэффициент сопротивления прямого хода для слияния потоков

Details

Коэффициент сопротивления прямого хода для слияния потоков. При задании этого параметра в виде вектора первый элемент представляет собой коэффициент сопротивления, когда порты A или C совпадают с узлом 1. Второй элемент представляет собой коэффициент сопротивления, когда порты B или D совпадают с узлом 1. При использовании скаляра блок ведет себя одинаково для всех ориентаций.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Спецификация коэффициента сопротивления значение Custom и установите флажок Converging flow loss coefficients.

Значение по умолчанию	`[1.12, 1.12]`
Имя для программного использования	`straight_converging_loss_coefficient`
Вычисляемый	Да

# Converging flow turning loss coefficient — коэффициент сопротивления боковых ответвлений для слияния потоков

Details

Коэффициент сопротивления боковых ответвлений для слияния потоков. При задании этого параметра в виде вектора первый элемент представляет собой коэффициент сопротивления, когда порты A или C совпадают с узлом 1. Второй элемент представляет собой коэффициент сопротивления, когда порты B или D совпадают с узлом 1. При использовании скаляра блок ведет себя одинаково для всех ориентаций.

Зависимости

Значение по умолчанию	`[1.12, 1.12]`
Имя для программного использования	`turning_converging_loss_coefficient`
Вычисляемый	Да

Perpendicular Flow Coefficients

# Perpendicular flow straight loss coefficient — коэффициент сопротивления прямого хода для перпендикулярных потоков

Details

Коэффициент сопротивления прямого хода для перпендикулярных потоков. При задании этого параметра в виде вектора первый элемент представляет собой коэффициент сопротивления, когда порты A или C совпадают с узлом 1. Второй элемент представляет собой коэффициент сопротивления, когда порты B или D совпадают с узлом 1. При использовании скаляра блок ведет себя одинаково для всех ориентаций.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Спецификация коэффициента сопротивления значение Custom и установите флажок Perpendicular flow loss coefficients.

Значение по умолчанию	`[1.12, 1.12]`
Имя для программного использования	`perpendicular_straight_loss_coefficient`
Вычисляемый	Да

# Perpendicular flow turning to inflow loss coefficient — коэффициент сопротивления боковых ответвлений при втекающих перпендикулярных потоках

Details

Коэффициент сопротивления при перпендикулярном повороте потока к притоку. При задании этого параметра в виде вектора первый элемент представляет собой коэффициент сопротивления, когда порты A или C совпадают с узлом 1. Второй элемент представляет собой коэффициент сопротивления, когда порты B или D совпадают с узлом 1. При использовании скаляра блок ведет себя одинаково для всех ориентаций.

Зависимости

Значение по умолчанию	`[1.12, 1.12]`
Имя для программного использования	`perpendicular_turning_in_loss_coefficient`
Вычисляемый	Да

# Perpendicular flow turning to outflow loss coefficient — коэффициент сопротивления боковых ответвлений при истекающих перпендикулярных потоках

Details

Коэффициент сопротивления при перпендикулярном повороте потока к оттоку. При задании этого параметра в виде вектора первый элемент представляет собой коэффициент сопротивления, когда порты A или C примыкают к узлу 1. Второй элемент представляет собой коэффициент сопротивления, когда порты B или D совпадают с узлом 1. При использовании скаляра блок ведет себя одинаково для всех ориентаций.

Зависимости

Значение по умолчанию	`[1.12, 1.12]`
Имя для программного использования	`perpendicular_turning_out_loss_coefficient`
Вычисляемый	Да

Colliding Flow Coefficients

# Colliding flow straight loss coefficient — коэффициент сопротивления прямого хода для встречных потоков

Details

Коэффициент сопротивления прямого хода для встречных потоков. При задании этого параметра в виде вектора первый элемент представляет собой коэффициент сопротивления, когда порты A или C совпадают с узлом 1. Второй элемент представляет собой коэффициент сопротивления, когда порты B или D совпадают с узлом 1. При использовании скаляра блок ведет себя одинаково для всех ориентаций.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Спецификация коэффициента сопротивления значение Custom и установите флажок Colliding flow loss coefficients.

Значение по умолчанию	`[1.12, 1.12]`
Имя для программного использования	`colliding_straight_loss_coefficient`
Вычисляемый	Да

# Colliding flow turning loss coefficient — коэффициент сопротивления боковых ответвлений для встречных потоков

Details

Коэффициент сопротивления боковых ответвлений для встречных потоков. При задании этого параметра в виде вектора первый элемент представляет собой коэффициент сопротивления, когда порты A или C совпадают с узлом 1. Второй элемент представляет собой коэффициент сопротивления, когда порты B или D совпадают с узлом 1. При использовании скаляра блок ведет себя одинаково для всех ориентаций.

Зависимости

Значение по умолчанию	`[1.12, 1.12]`
Имя для программного использования	`colliding_turning_loss_coefficient`
Вычисляемый	Да

Литература

Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под ред. М. О. Штейнберга. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.:Машиностроение, 1997. — 672 с.: ил. — ISBN 5-217-00393-6.