Свойства изотермической жидкости (ИЖ)

Увлекаемый воздух — это относительное количество нерастворенного газа, находящегося в жидкости. Жидкость с нулевым содержанием воздуха является идеальной, то есть представляет собой чистую жидкость.

В конфигурации по умолчанию блок Свойства изотермической жидкости (ИЖ) моделирует жидкость с добавлением 0.5% воздуха с постоянным объемным модулем упругости:

В этой модели объемный модуль упругости предполагается постоянным, поэтому плотность жидкости растет экспоненциально с увеличением давления жидкости:

,

где

В системах, где давление жидкости может изменяться в широком диапазоне, и предположение о постоянстве объемный модуль упругости больше не действует, можно установить параметр Изотермическая модель объемного модуля упругости в значение Линейная функция в зависимости от давления, чтобы определить объемный модуль упругости жидкости как линейную функцию давления:

,

где

Если давление жидкости снижается ниже опорного давления , значение объемного модуля упругости жидкости в предыдущем уравнении может стать отрицательным, что противоречит физике. Чтобы объемный модуль упругости жидкости всегда оставался положительным, используйте параметр Минимальное допустимое давление, чтобы указать минимальное допустимое давление, :

.

На практике рабочая жидкость представляет собой смесь жидкости и небольшого количества увлекаемого воздуха. Чтобы смоделировать такой тип жидкости, укажите ненулевое значение для параметра Объемная доля захваченного воздуха в смеси при атмосферном давлении.

Плотность смеси при заданном давлении определяется как отношение общей массы жидкости и увлекаемого воздуха к общему объему жидкости и увлекаемого воздуха при данном давлении. В то время как общая масса смеси сохраняется при изменении давления, объем смеси не остается постоянным. Увлекаемый воздух определяется объемной долей:

,

где

Предполагается, что увлекаемый воздух подчиняется закону идеального газа. Сжатие или расширение воздуха в жидкости представляет собой политропный процесс, при котором давление воздуха и давление жидкости одинаковы:

,

где

Чтобы смоделировать эффекты растворения воздуха в жидкости, установите флажок Модель растворения воздуха.

Процесс растворения воздуха в жидкости описывается законом Генри. При давлении, меньшем или равном опорному давлению (которое принимается равным атмосферному давлению), предполагается, что весь воздух вовлекается в жидкость. При давлении, равном или превышающем давление (значение параметра Давление, при котором весь захваченный воздух растворяется), весь увлекаемый воздух растворяется в жидкости. При давлениях между и объемная доля увлекаемого воздуха, которая не теряется при растворении, , является линейной функцией давления и аппроксимируется полиномиальной функцией третьего порядка для плавной связи значений плотности и объемного модуля упругости между тремя областями давления:

.