Pipe (Advanced) (IL)

Сегмент трубы в сети изотермической жидкости.

pipe advanced il

Описание

Блок Pipe (Advanced) (IL) моделирует течение в трубе с жесткими или гибкими стенками с потерями из-за трения о стенки. Опционально можно моделировать эффекты динамической сжимаемости, инерции жидкости и подъем трубы. Можно задать несколько сегментов трубы и установить давление жидкости для каждого сегмента. Разделив трубу на сегменты и установив флажок Fluid inertia, можно смоделировать гидроудар в системе.

Характеристики трубы

В параметре Number of segments можно указать количество сегментов, на которые разделена труба. Если труба состоит из нескольких сегментов, то давление в каждом сегменте рассчитывается на основе давления на входе и влияния сжимаемости жидкости и гибкости стенок на массовый расход в сегменте, если это учитывается. Объем жидкости в каждом сегменте остается неизменным. Для двухсегментной трубы давление изменяется линейно по отношению к давлению, определенному на портах A и B. Для трубы с тремя или более сегментами можно задать давление жидкости в каждом сегменте в виде вектора или скаляра в параметре Initial liquid pressure. Если давление Initial liquid pressure задано в виде скаляра, то будет использоваться постоянное значение давления для всех сегментов.

Гибкие стенки

Можно моделировать гибкие стенки для всех геометрий поперечного сечения.

Если установлен флажок Flexible pipe wall, то предполагается равномерное расширение вдоль всех направлений и заданная форма поперечного сечения сохраняется. Эта настройка может привести к неправильным физическим результатам для некруглой геометрии поперечного сечения, испытывающей высокое давление по сравнению с атмосферным. При моделировании гибких стенок можно использовать параметр Volumetric expansion specification для управления методом задания объемного расширения площади поперечного сечения трубы.

Если для параметра Volumetric expansion specification установлено значение Cross-sectional area vs. pressure, то изменение объема моделируется следующим образом:

где

;
— длина трубы, значение параметра Pipe length;
— номинальная площадь поперечного сечения трубы, определенная для каждой формы;
— текущая площадь поперечного сечения трубы;
— внутреннее давление в трубе;
— атмосферное давление;
— коэффициент деформации трубы в зависимости от площади, значение параметра Static gauge pressure to cross-sectional area gain.

Чтобы рассчитать при условии равномерной упругой деформации тонкостенной цилиндрической трубы с открытым концом, используйте:

где — толщина стенки трубы, а — модуль Юнга;
— постоянная времени деформации трубы, значение параметра Volumetric expansion time constant.

Если для параметра Volumetric expansion specification установлено значение Cross-sectional area vs. pressure - Tabulated, то блок использует для вычисления то же уравнение, что и для Cross-sectional area vs. pressure. Значение определяется с помощью функции поиска по таблице:

где

— вектор избыточных давлений Static gauge pressure vector;
— вектор площадей поперечного сечения отверстий труб Cross sectional area gain vector.

Если для параметра Volumetric expansion specification установлено значение Hydraulic diameter vs. pressure, то изменение объема моделируется следующим образом:

где

;
— номинальный гидравлический диаметр, определенный для каждой формы.
— текущий гидравлический диаметр трубы.
— коэффициент деформации трубы в зависимости от диаметра Static gauge pressure to hydraulic diameter gain.

Чтобы рассчитать при условии равномерной упругой деформации тонкостенной цилиндрической трубы с открытым концом, используйте:

Если для параметра Volumetric expansion specification установлено значение Based on material properties, то блок использует то же уравнение для , что и для Hydraulic diameter vs. pressure, но вычисляет в зависимости от значения параметра Material behavior:

Эта параметризация предполагает цилиндрический тонкостенный сосуд под давлением, где .

Если для параметра Material behavior выбрано значение Linear elastic, то

где

— модуль Юнга Young’s modulus;
— коэффициент Пуассона Poisson’s ratio;
, где — толщина стенки трубы Pipe wall thickness;
.

Если для параметра Material behavior выбрано значение Multilinear elastic, то блок вычисляет напряжение фон Мизеса , которое упрощается до , чтобы определить эквивалентную деформацию. Окружная деформация представляет собой

где

блок вычисляет модуль Юнга из первых элементов вектора напряжений Stress vector и вектора деформации Strain vector;
, где и — эквивалентное полное напряжение и эквивалентная полная деформация соответственно. Блок вычисляет эквивалентную полную деформацию из напряжения фон Мизеса и кривой зависимости деформации от напряжений;
, где — элементы тензора напряжений Коши.

Если Вы не моделируете гибкие стенки, то и .

Труба с круглым поперечным сечением

Номинальный гидравлический диаметр и диаметр трубы Pipe diameter одинаковы.

Площадь поперечного сечения отверстия трубы составляет .

Труба с кольцевым поперечным сечением

Номинальный гидравлический диаметр — это разница между внешним диаметром трубы Pipe outer diameter и внутренним диаметром трубы Pipe inner diameter: .

Площадь поперечного сечения трубы составляет .

Труба с прямоугольным поперечным сечением

Номинальный гидравлический диаметр составляет:

где

— ширина поперечного сечения трубы Pipe height;
— высота поперечного сечения трубы Pipe width.

Площадь поперечного сечения отверстия трубы составляет .

Труба с эллиптическим поперечным сечением

Номинальный гидравлический диаметр составляет:

где

— большая ось эллиптического поперечного сечения Pipe major axis;
— малая ось эллиптического поперечного сечения Pipe minor axis.

Площадь поперечного сечения отверстия трубы составляет .

Труба с поперечным сечением в форме равнобедренного треугольника

Номинальный гидравлический диаметр составляет:

где

— длина стороны треугольника Pipe side length.
— угол при вершине треугольника Pipe vertex angle.

Площадь поперечного сечения отверстия трубы составляет .

Потеря давления из-за трения

Соотношение Хааланда

Аналитическое соотношение Хааланда моделирует потери из-за трения о стенки либо с помощью совокупной эквивалентной длины, которая учитывает сопротивление из-за неоднородностей либо посредством добавления длины прямой трубы, что приводит к эквивалентным потерям, либо с помощью локального коэффициента потерь, который использует коэффициент потерь для учета неоднородностей трубы.

Если для параметра Local resistances specification установлено значение Aggregate equivalent length и число Рейнольдса ниже Laminar flow upper Reynolds number limit, то потеря давления на всех сегментах трубы составляет:

где

— кинематическая вязкость жидкости;
— коэффициент потерь для расчета местных сопротивлений (коэффициента Дарси) при ламинарном режиме течения Laminar friction constant for Darcy friction factor, который можно задать, если Cross-sectional geometry установлен на Custom, а в противном случае равен 64;
— гидравлический диаметр трубы.
— длина трубы для расчета эквивалентных потерь, значение параметра Aggregate equivalent length of local resistances;
— массовый расход в порту A;
— массовый расход в порту B.

Когда число Рейнольдса больше, чем Turbulent flow lower Reynolds number limit, потеря давления в трубе составляет:

где

— коэффициент трения Дарси. Этот коэффициент аппроксимируется эмпирическим уравнением Хааланда и основывается на шероховатости поверхности , Surface roughness specification, и гидравлическом диаметре трубы:

Шероховатость труб для латуни, свинца, меди, пластика, стали, кованого железа и оцинкованной стали или железа представлена в виде стандартных значений ASHRAE. Вы также можете предоставить свои собственные значения Internal surface absolute roughness с помощью настройки Custom.
— плотность внутренней жидкости.

Если для параметра Local resistances specification установлено значение Local loss coefficient и число Рейнольдса меньше, чем Laminar flow upper Reynolds number limit, то потеря давления на всех сегментах трубы составляет:

Когда число Рейнольдса больше, чем Turbulent flow lower Reynolds number limit, потеря давления в трубе составляет:

где — коэффициент потерь, который может быть определен в параметре Total local loss coefficient либо как отдельный коэффициент, либо как сумма всех коэффициентов потерь вдоль трубы.

Зависимость номинального перепада давления от номинального массового расхода

Если для параметра Viscous friction parameterization установлено значение Nominal pressure drop vs. nominal mass flow rate, то потери определяются с помощью коэффициента потерь для жестких или гибких стенок. Когда жидкость несжимаема, потеря давления по всей трубе из-за трения стенок составляет:

где

— перепад давления для расчета коэффициента потерь Nominal pressure drop в виде скаляра или вектора;
— массовый расход для расчета коэффициента потерь Nominal mass flow rate в виде скаляра или вектора.

Если параметры Nominal pressure drop и Nominal mass flow rate заданы в виде векторов, то скалярное значение определяется из элементов вектора аппроксимацией по методу наименьших квадратов.

Табличные данные — коэффициент трения Дарси в зависимости от числа Рейнольдса

Если для параметра Viscous friction parameterization установлено значение Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number, то потери давления при вязком трении определяются на основе предоставленных пользователем табличных данных для параметров Darcy friction factor vector и Reynolds number vector for turbulent Darcy friction factor. Между точками данных используется линейная интерполяция.

Дискретизация трубы

Вы можете разделить трубу на несколько сегментов. Если труба состоит более чем из одного сегмента, уравнения баланса массового расхода и сохранения импульса рассчитываются для каждого сегмента.

Если вы хотите зафиксировать специфические явления в Вашем приложении, например, гидроудар, выберите такое количество сегментов, которое обеспечит достаточное разрешение переходного процесса. Следующая формула, полученная из теоремы Найквиста о дискретизации, представляет собой эмпирическое правило для дискретизации трубы на минимальное количество сегментов :

где

— длина трубы Pipe length;
— частота переходного процесса;
— скорость звука.

pipe advanced il 1

Сохранение импульса

Если не установлен флажок Fluid dynamic compressibility, то массовый расход на входе в трубу равен массовому расходу на выходе из трубы:

Если установлен флажок Fluid dynamic compressibility и снят флажок Flexible pipe wall, то разница между массовыми расходами на входе и выходе из трубы зависит от изменения плотности жидкости из-за сжимаемости:

Если установлен флажок Fluid dynamic compressibility и флажок Flexible pipe wall, то разница между массовыми расходами на входе и выходе из трубы зависит от изменения плотности жидкости из-за сжимаемости и количества жидкости, накопленной в новых деформированных областях трубы:

Изменение импульса между входом и выходом трубы включает в себя изменение давления из-за трения стенок трубы, которое моделируется в соответствии с Viscous friction parameterization и высотой трубы.

Если не установлен флажок Fluid inertia, то баланс импульса будет:

где

— давление в порту A;
— внутреннее давление в объеме жидкости;
— давление в порту B;
— потеря давления из-за трения о стенки, параметризованная по спецификации Viscous friction losses для соответствующего порта;
— высота подъема трубы. В случае труб с постоянной высотой это параметр Elevation gain from port A to port B, в противном случае он принимается как скаляр в порту EL.
— ускорение свободного падения. В случае фиксированной гравитационной постоянной это параметр Gravitational acceleration, в противном случае он принимается как скаляр в порту G.

Если установлен флажок Fluid inertia, то баланс импульса будет:

где

— ускорение жидкости в соответствующем порту;
— площадь поперечного сечения отверстия трубы.

Порты

Ненаправленные

# A — порт входа или выхода жидкости
изотермическая жидкость

Details

Порт изотермической жидкости соответствует входу или выходу трубы.

Имя для программного использования

port_a

# B — порт входа или выхода жидкости
изотермическая жидкость

Details

Порт изотермической жидкости соответствует входу или выходу трубы.

Имя для программного использования

port_b

Вход

# EL — подъем трубы
скаляр

Details

Переменный подъем от порта A до порта B в виде скаляра. Значение на этом порту ограничено между и , где — длина трубы, значение параметра Pipe length.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Controlled elevation gain.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# G — ускорение свободного падения
скаляр

Details

Переменное ускорение свободного падения, заданное в виде физического сигнала.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Controlled graviational acceleration.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Configuration

# Fluid dynamic compressibility — учет динамической сжимаемости жидкости

Details

Определяет, будет ли учитываться динамическая сжимаемость жидкости. Если установлен флажок Fluid dynamic compressibility, то изменения, связанные с массовым расходом жидкости в блоке, рассчитываются в дополнение к изменениям плотности, связанным с изменением давления. В библиотеке изотермических жидкостей все блоки рассчитывают плотность как функцию давления.

Значение по умолчанию	`true (включено)`
Имя для программного использования	`dynamic_compressibility`

# Fluid inertia — учет инерции жидкости

Details

Определяет, будет ли учитываться инерция потока жидкости. Инерция потока оказывает сопротивление изменению массового расхода.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Fluid dynamic compressibility.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`inertia`

# Number of segments — количество делений трубы

Details

Количество делений трубы. Каждое деление представляет собой отдельный сегмент, для которого рассчитывается давление, зависящее от давления на входе в трубу, сжимаемости жидкости и гибкости стенок, если это учитывается. Объем жидкости в каждом сегменте остается фиксированным.

Значение по умолчанию	`1`
Имя для программного использования	`segment_count`

# Pipe length — длина трубы
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Общая длина трубы по всем сегментам.

Значения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`5.0 m`
Имя для программного использования	`length`

Details

Геометрия поперечного сечения трубы. Номинальный гидравлический диаметр и номинальная площадь поперечного сечения рассчитываются на основе геометрии поперечного сечения.

Значения	`Circular` \| `Annular` \| `Rectangular` \| `Elliptical` \| `Isosceles triangular` \| `Custom`
Значение по умолчанию	`Circular`
Имя для программного использования	`cross_section_geometry`

# Pipe diameter — диаметр трубы
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Диаметр для труб с круглым поперечным сечением.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Cross-sectional geometry значение Circular.

Значения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`0.1 m`
Имя для программного использования	`circular_diameter`

# Pipe inner diameter — внутренний диаметр трубы
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Внутренний диаметр для трубы с кольцевым поперечным сечением, или для потока между двумя концентрическими трубами.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Cross-sectional geometry значение Annular.

Значения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`0.05 m`
Имя для программного использования	`annular_inner_diameter`

# Pipe outer diameter — внешний диаметр трубы
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Внешний диаметр для трубы с кольцевым поперечным сечением, или потока между двумя концентрическими трубами.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Cross-sectional geometry значение Annular.

Значения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`0.1 m`
Имя для программного использования	`annular_outer_diameter`

# Pipe width — ширина прямоугольного поперечного сечения трубы
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Ширина прямоугольного поперечного сечения трубы.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Cross-sectional geometry значение Rectangular.

Значения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`0.1 m`
Имя для программного использования	`rectangular_width`

# Pipe height — высота прямоугольного поперечного сечения трубы
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Высота прямоугольного поперечного сечения трубы.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Cross-sectional geometry значение Rectangular.

Значения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`0.1 m`
Имя для программного использования	`rectangular_height`

# Pipe major axis — большая ось эллиптического поперечного сечения трубы
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Большая ось эллиптического поперечного сечения трубы.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Cross-sectional geometry значение Elliptical.

Значения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`0.1 m`
Имя для программного использования	`elliptical_major_axis_length`

# Pipe minor axis — малая ось эллиптического поперечного сечения трубы
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Малая ось эллиптического поперечного сечения трубы.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Cross-sectional geometry значение Elliptical.

Значения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`0.05 m`
Имя для программного использования	`elliptical_minor_axis_length`

# Pipe side length — длина стороны треугольного поперечного сечения трубы
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Длина двух равных сторон поперечного сечения трубы в виде равнобедренного треугольника.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Cross-sectional geometry значение Isosceles triangular.

Значения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`0.1 m`
Имя для программного использования	`triangular_side_length`

# Pipe vertex angle — угол при вершине треугольного поперечного сечения трубы
deg | rad | rev | mrad

Details

Угол при вершине треугольника для трубы с поперечным сечением в виде равнобедренного треугольника. Значение должно быть меньше 180 градусов.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Cross-sectional geometry значение Isosceles triangular.

Значения	`deg` \| `rad` \| `rev` \| `mrad`
Значение по умолчанию	`30.0 deg`
Имя для программного использования	`triangular_vertex_angle`

# Cross-sectional area — площадь поперечного сечения трубы
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Площадь поперечного сечения отверстия трубы для пользовательской геометрии трубы.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Cross-sectional geometry значение Custom.

Значения	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`0.01 m^2`
Имя для программного использования	`port_area`

# Hydraulic diameter — гидравлический диаметр
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Гидравлический диаметр, используемый при расчете числа Рейнольдса в трубе. Для некруглых труб гидравлический диаметр — это диаметр эквивалентной цилиндрической трубы с такой же площадью поперечного сечения. Для круглых труб гидравлический диаметр и диаметр трубы одинаковы.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Cross-sectional geometry значение Custom.

Значения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`0.1128 m`
Имя для программного использования	`hydraulic_diameter`

# Controlled elevation gain — спецификация подъема трубы

Details

Если этот флажок не установлен, то высота подъема трубы от порта A до B постоянна и задается в параметре Elevation gain from port A to port B.

Если этот флажок установлен, то высота подъема переменная и принимается как скаляр в порту EL.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`controlled_elevation`

# Elevation gain from port A to port B — постоянная высота подъема трубы
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Постоянная высота подъема трубы.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, снимите флажок Controlled elevation gain.

Значения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`0.0 m`
Имя для программного использования	`const_elevation_gain`

# Controlled graviational acceleration — спецификация ускорения свободного падения

Details

Если этот флажок не установлен, то ускорение свободного падения постоянно и задается в параметре Gravitational acceleration.

Если этот флажок установлен, то ускорение свободного падения может изменяться и принимается как скаляр в порту G.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`controlled_gravity`

# Gravitational acceleration — ускорение свободного падения
gee | m/(s^2) | cm/(s^2) | ft/(s^2) | in/(s^2) | km/(s^2) | mi/(s^2) | mm/(s^2)

Details

Постоянное ускорение свободного падения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Gravitational acceleration specification значение Constant.

Значения	`gee` \| `m/(s^2)` \| `cm/(s^2)` \| `ft/(s^2)` \| `in/(s^2)` \| `km/(s^2)` \| `mi/(s^2)` \| `mm/(s^2)`
Значение по умолчанию	`9.81 m/(s^2)`
Имя для программного использования	`g_const`

Viscous Friction

# Viscous friction parameterization — метод расчета потери давления из-за трения о стенки
Nominal pressure drop vs. nominal mass flow rate | Haaland correlation | Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number

Details

Параметризация потерь давления из-за трения о стенки. Доступны как аналитические, так и табличные формулировки.

Значения	`Nominal pressure drop vs. nominal mass flow rate` \| `Haaland correlation` \| `Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number`
Значение по умолчанию	`Haaland correlation`
Имя для программного использования	`pressure_loss_type`

# Nominal mass flow rate — массовый расход для расчета коэффициента потерь
kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

Details

Номинальный массовый расход, используемый для расчета коэффициента потерь давления для жестких и гибких труб, задается в виде скаляра или вектора. Все номинальные значения должны быть больше 0 и иметь то же количество элементов, что и параметр Nominal pressure drop. Если этот параметр задан в виде вектора, то скалярное значение определяется аппроксимацией по методу наименьших квадратов.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Viscous friction parameterization значение Nominal pressure drop vs. nominal mass flow rate.

Значения	`kg/s` \| `N*s/m` \| `N/(m/s)` \| `lbf/(ft/s)` \| `lbf/(in/s)`
Значение по умолчанию	`[0.1, 1.0] kg/s`
Имя для программного использования	`mdot_nominal_vector`

# Nominal pressure drop — перепад давления для расчета коэффициента потерь
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Номинальный перепад давления, используемый для расчета коэффициента потерь давления для жестких и гибких труб, задается в виде скаляра или вектора. Все номинальные значения должны быть больше 0 и иметь то же количество элементов, что и параметр Nominal mass flow rate. Если этот параметр задан в виде вектора, то скалярное значение определяется аппроксимацией по методу наименьших квадратов.

Зависимости

Значения	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
Значение по умолчанию	`[0.001, 0.01] MPa`
Имя для программного использования	`delta_p_nominal_vector`

# Mass flow rate threshold for flow reversal — порог массового расхода
kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

Details

Пороговое значение массового расхода для реверсивного потока. Между положительным и отрицательным значениями порогового значения массового расхода определяется переходная область около 0 кг/с. В пределах этой переходной области к отклику потока применяется численное сглаживание. Пороговое значение должно быть больше 0.

Зависимости

Значения	`kg/s` \| `N*s/m` \| `N/(m/s)` \| `lbf/(ft/s)` \| `lbf/(in/s)`
Значение по умолчанию	`1e-6 kg/s`
Имя для программного использования	`mdot_threshold`

# Local resistances specification — метод количественной оценки потерь давления в соотношении Хааланда
Aggregate equivalent length | Local loss coefficient

Details

Метод количественной оценки потерь давления из-за неоднородности труб.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Viscous friction parameterization значение Haaland correlation.

Значения	`Aggregate equivalent length` \| `Local loss coefficient`
Значение по умолчанию	`Aggregate equivalent length`
Имя для программного использования	`local_pressure_loss_type`

# Aggregate equivalent length of local resistances — длина трубы для расчета эквивалентных потерь
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Длина трубы, которая приведет к эквивалентным гидравлическим потерям, как и труба с изгибами, изменениями площади или другими неоднородными характеристиками. Эффективная длина трубы равна сумме Pipe length и Aggregate equivalent length of local resistances.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Viscous friction parameterization значение Haaland correlation, а для параметра Local resistance specifications значение Aggregate equivalent length.

Значения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`1.0 m`
Имя для программного использования	`length_add`

# Total local loss coefficient — коэффициент потерь в трубе

Details

Коэффициент потерь, связанный с каждой неравномерностью трубы. Вы можете ввести один коэффициент потерь или сумму всех коэффициентов потерь вдоль трубы.

Зависимости

Значение по умолчанию	`0.1`
Имя для программного использования	`C_local_loss`

# Surface roughness specification — материал трубы для определения шероховатости
Commercially smooth brass, lead, copper, or plastic pipe : 1.52 um | Steel and wrought iron : 46 um | Galvanized iron or steel : 152 um | Cast iron : 259 um | Custom

Details

Абсолютная шероховатость поверхности в зависимости от материала трубы. Приведенные значения являются стандартными значениями шероховатости ASHRAE. Вы также можете ввести собственное значение, установив для Surface roughness specification значение Custom.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Viscous friction parameterization значение Haaland correlation.

Значения	`Commercially smooth brass, lead, copper, or plastic pipe : 1.52 um` \| `Steel and wrought iron : 46 um` \| `Galvanized iron or steel : 152 um` \| `Cast iron : 259 um` \| `Custom`
Значение по умолчанию	`Commercially smooth brass, lead, copper, or plastic pipe : 1.52 um`
Имя для программного использования	`roughness_specification`

# Internal surface absolute roughness — шероховатость стенок трубы
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Абсолютная шероховатость стенок трубы. Этот параметр используется для определения коэффициента трения Дарси, который вносит вклад в потерю давления в трубе.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Viscous friction parameterization значение Haaland correlation, а для параметра Surface roughness specification значение Custom.

Значения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`15e-6 m`
Имя для программного использования	`roughness`

# Reynolds number vector for turbulent Darcy friction — вектор чисел Рейнольдса для табличной параметризации

Details

Вектор чисел Рейнольдса для табличной параметризации коэффициента трения Дарси. Элементы вектора Reynolds number vector for turbulent Darcy friction соответствуют элементам вектора Darcy friction factor vector. Элементы вектора должны быть перечислены в порядке возрастания. Положительное число Рейнольдса соответствует потоку от порта A к порту B.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Viscous friction parameterization значение Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number.

Значение по умолчанию	`[400.0, 1000.0, 1500.0, 3e3, 4e3, 6e3, 1e4, 2e4, 4e4, 6e4, 1e5, 1e8]`
Имя для программного использования	`Re_friction_vector`

# Darcy friction factor vector — вектор коэффициентов трения для табличной параметризации

Details

Вектор коэффициентов трения Дарси для табличной параметризации коэффициента трения Дарси. Элементы вектора Darcy friction factor vector соответствуют элементам вектора Reynolds number vector for turbulent Darcy friction factor. Элементы вектора должны быть уникальными и больше или равны 0.

Зависимости

Значение по умолчанию	`[0.264, 0.112, 0.071, 0.0417, 0.0387, 0.0268, 0.0250, 0.0232, 0.0226, 0.0220, 0.0214, 0.0214]`
Имя для программного использования	`friction_factor_vector`

# Laminar flow upper Reynolds number limit — верхний предел числа Рейнольдса в ламинарном режиме течения

Details

Верхний предел числа Рейнольдса в ламинарном режиме течения. За этим числом режим течения становится переходным, приближается к турбулентному режиму и становится полностью турбулентным на уровне Turbulent flow lower Reynolds number limit.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для Viscous friction parameterization одно из следующих значений:

Haaland correlation
Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number

Значение по умолчанию	`2000.0`
Имя для программного использования	`Re_laminar`

# Turbulent flow lower Reynolds number limit — нижний предел числа Рейнольдса в турбулентном режиме течения

Details

Предельное нижнее значение числа Рейнольдса в турбулентном режиме течения. Ниже этого числа режим течения является переходным, приближается к ламинарному и становится полностью ламинарным на странице Laminar flow upper Reynolds number limit.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для Viscous friction parameterization одно из следующих значений:

Haaland correlation
Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number

Значение по умолчанию	`4000.0`
Имя для программного использования	`Re_turbulent`

# Laminar friction constant for Darcy friction factor — коэффициент потерь для расчета местных сопротивлений (коэффициента Дарси) при ламинарном режиме течения

Details

коэффициент потерь для расчета коэффициента Дарси при ламинарном режиме течения. Коэффициент трения Дарси учитывает вклад пристенного трения в расчеты потерь давления. Если Cross-sectional geometry не установлен на Custom, то значение этого параметра равно 64.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Viscous friction parameterization одно из следующих значений:

Haaland correlation
Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number

А для параметра Cross-sectional geometry установите значение Custom.

Значение по умолчанию	`64.0`
Имя для программного использования	`shape_factor`

Pipe Wall

# Flexible pipe wall — учет гибкости стенок

Details

Если этот флажок установлен, то предполагается равномерное расширение вдоль всех направлений и заданная форма поперечного сечения сохраняется. Это может быть неточно для некруглой геометрии поперечного сечения при сильной деформации.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, выберите Fluid dynamic compressibility.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`wall_flexibility`

# Volumetric expansion specification — метод задания объемного расширения площади поперечного сечения трубы
Cross-sectional area vs. pressure | Cross-sectional area vs. pressure - Tabulated | Hydraulic diameter vs. pressure | Based on material properties

Details

Настройки этого параметра соотносят новую площадь поперечного сечения или гидравлический диаметр с давлением в трубе.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Fluid dynamic compressibility и флажок Flexible pipe wall.

Значения	`Cross-sectional area vs. pressure` \| `Cross-sectional area vs. pressure - Tabulated` \| `Hydraulic diameter vs. pressure` \| `Based on material properties`
Значение по умолчанию	`Cross-sectional area vs. pressure`
Имя для программного использования	`volumetric_expansion_model`

# Static gauge pressure to cross-sectional area gain — коэффициент деформации трубы в зависимости от площади
m^2/MPa

Details

Коэффициент для расчета деформации трубы, если для Volumetric expansion specification установлено значение Cross-sectional area vs. pressure. Коэффициент умножается на перепад давления между давлением в сегменте и атмосферным давлением.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Fluid dynamic compressibility и флажок Flexible pipe wall, а для параметра Volumetric expansion specification установите значение Cross-sectional area vs. pressure.

Значения	`m^2/MPa`
Значение по умолчанию	`1e-6 m^2/MPa`
Имя для программного использования	`area_to_static_gauge_pressure_gain_const`

# Static gauge pressure vector — вектор избыточных давлений
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Вектор, содержащий значения избыточного давления. Блок использует этот вектор в таблице для расчета площади поперечного сечения отверстия трубы. Элементы вектора должны быть строго положительными и монотонно возрастающими, а размерность вектора должна совпадать с размерностью вектора Cross sectional area gain vector.

Зависимости

Значения	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
Значение по умолчанию	`[0.1, 1.0] MPa`
Имя для программного использования	`static_gauge_pressure_vector`

# Cross sectional area gain vector — вектор площадей поперечного сечения отверстий труб
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Вектор, содержащий площади поперечного сечения отверстий труб. Блок использует этот вектор в таблице для расчета площади поперечного сечения отверстия трубы при других давлениях. Элементы вектора должны быть строго положительными и монотонно возрастающими, а размерность вектора должна совпадать с размерностью вектора Static gauge pressure vector.

Зависимости

Значения	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`[1e-5, 1.1e-5] m^2`
Имя для программного использования	`area_to_static_gauge_pressure_gain_vector`

# Static gauge pressure to hydraulic diameter gain — коэффициент деформации трубы в зависимости от диаметра
m/MPa

Details

Коэффициент для расчета деформации трубы, если для Volumetric expansion specification установлено значение Hydraulic diameter vs. pressure. Коэффициент умножается на перепад давления между давлением в сегменте и атмосферным давлением.

Зависимости

Значения	`m/MPa`
Значение по умолчанию	`1e-6 m/MPa`
Имя для программного использования	`hydraulic_diameter_to_static_gauge_pressure_gain_const`

# Material behavior — метод, используемый для задания поведения материала
Linear Elastic | Multilinear Elastic

Details

Метод, который блок использует для расчета поведения материала.

Зависимости

Значения	`Linear Elastic` \| `Multilinear Elastic`
Значение по умолчанию	`Linear Elastic`
Имя для программного использования	`material_behavior_model`

# Pipe wall thickness — толщина стенки трубы
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Толщина стенки трубы. Блок использует это значение для расчета напряжения.

Зависимости

Значения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`0.05 m`
Имя для программного использования	`wall_thickness`

# Young's modulus — модуль Юнга материала стенки трубы
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Модуль Юнга материала, из которого изготовлена стенка трубы.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Fluid dynamic compressibility и флажок Flexible pipe wall, для параметра Volumetric expansion specification установите значение Based on material properties, а для параметра Material behavior значение Linear Elastic.

Значения	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
Значение по умолчанию	`69.0 GPa`
Имя для программного использования	`E`

# Stress vector — вектор напряжений материала стенки трубы
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Вектор, содержащий значения напряжений для материала, из которого изготовлена стенка трубы.

Зависимости

Значения	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
Значение по умолчанию	`[276.0, 310.0] MPa`
Имя для программного использования	`stress_vector`

# Strain vector — вектор деформации материала стенки трубы

Details

Вектор, содержащий значения деформации для материала, из которого изготовлена стенка трубы.

Зависимости

Значение по умолчанию	`[0.004, 0.02]`
Имя для программного использования	`strain_vector`

# Check if stress exceeds allowable level — уведомление, когда напряжение превышает заданный максимум
None | Error

Details

Значение этого параметра определяет поведение блока, когда напряжение превысит максимальное напряжение, указанное параметром Maximum allowable stress.

Зависимости

Значения	`None` \| `Error`
Значение по умолчанию	`None`
Имя для программного использования	`stress_assert_action`

# Maximum allowable stress — максимально допустимое напряжение на стенке трубы
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Максимальное напряжение, которое допустимо на стенке трубы. Управляйте действиями блока, если напряжение превысит это значение, с помощью параметра Check if stress exceeds specified allowable level.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Fluid dynamic compressibility и флажок Flexible pipe wall, для параметра Volumetric expansion specification установите значение Based on material properties, для параметра Material behavior значение Multilinear Elastic, а для параметра Check if stress exceeds specified allowable level значение Error.

Значения	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
Значение по умолчанию	`400.0 MPa`
Имя для программного использования	`max_stress`

# Poisson's ratio — коэффициент Пуассона материала стенки трубы

Details

Коэффициент Пуассона материала, из которого изготовлена стенка трубы.

Зависимости

Значение по умолчанию	`0.33`
Имя для программного использования	`poisson_ratio`

# Volumetric expansion time constant — постоянная времени деформации трубы
d | s | hr | ms | ns | us | min

Details

Время, необходимое стенке для достижения устойчивого состояния после деформации трубы. Этот параметр влияет на динамическое изменение объема трубы.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Fluid dynamic compressibility и флажок Flexible pipe wall.

Значения	`d` \| `s` \| `hr` \| `ms` \| `ns` \| `us` \| `min`
Значение по умолчанию	`0.01 s`
Имя для программного использования	`volumetric_expansion_time_constant`

Initial Conditions

# Initial liquid pressure — начальное давление в трубе или сегменте трубы
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Начальное давление жидкости, заданное в виде скаляра или вектора. Вектор длиной элементов определяет давление жидкости для каждого из сегментов трубы. Если длина вектора равна двум элементам, давление вдоль трубы линейно распределяется между двумя значениями элементов. Если длина вектора составляет три или более элементов, начальное давление в -м сегменте задается -м элементом вектора.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Fluid dynamic compressibility.

Значения	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
Значение по умолчанию	`0.101325 MPa`
Имя для программного использования	`p_start`

# Initial mass flow rate from port A to port B — начальный массовый расход для расчета инерции
kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

Details

Начальный массовый расход для труб с моделируемой инерцией жидкости.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Fluid dynamic compressibility и флажок Fluid inertia.

Значения	`kg/s` \| `N*s/m` \| `N/(m/s)` \| `lbf/(ft/s)` \| `lbf/(in/s)`
Значение по умолчанию	`0.0 kg/s`
Имя для программного использования	`mdot_start`

Литература

Budynas R. G. Nisbett J. K. & Shigley J. E. (2004). Shigley’s mechanical engineering design (7th ed.). McGraw-Hill.
Ju Frederick D., Butler Thomas A., Review of Proposed Failure Criteria for Ductile Materials (1984) Los Alamos National Laboratory.
Jahed H, A Variable Material Property Approach for Elastic-Plastic Analysis of Proportional and Non-proportional Loading, (1997) University of Waterloo

Pipe (Advanced) (IL)

Описание

Характеристики трубы

Потеря давления из-за трения

Дискретизация трубы

Сохранение импульса

Порты

Ненаправленные

Вход

Параметры

Configuration

Viscous Friction

Pipe Wall

Initial Conditions

Литература

Смотрите также