Камера постоянного объема (ТЖ)

Камера с фиксированным объемом теплоносителя и переменным количеством портов.

Тип: AcausalFoundation.ThermalLiquid.Elements.ConstantVolumeChamber

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fundamental/Thermal Liquid/Elements/Constant Volume Chamber (TL)

Описание

Блок Камера постоянного объема (ТЖ) моделирует накопление массы и энергии теплоносителя в камере фиксированного объема. Камера может иметь от одного до четырех портов, обозначенных A, B, C, D, через которые может протекать жидкость. Объем жидкости может обмениваться теплом с тепловой сетью, например, с сетью, представляющей окружающее пространство камеры, через тепловой порт H.

Масса жидкости в камере изменяется в зависимости от плотности, которая в теплопроводной жидкости обычно зависит от давления и температуры. Жидкость поступает в камеру, когда давление перед портом повышается выше давления в камере, и вытекает, когда градиент давления меняется на противоположный. Эффект в модели часто заключается в сглаживании резких изменений давления, подобно тому, как электрический конденсатор сглаживает напряжение.

Сопротивление потоку между портом и внутренней частью камеры считается пренебрежимо малым. Поэтому давление внутри камеры равно давлению на входе.

Аналогично, термическое сопротивление между тепловым портом и внутренней частью камеры считается пренебрежимо малым. Температура внутри камеры равна температуре на тепловом порте.

Сохранение массы

Жидкость может втекать и вытекать из камеры через порты A, B, C и D. Объем камеры фиксирован, но из-за сжимаемости жидкости ее масса может меняться в зависимости от давления и температуры.

Скорость накопления массы в камере должна быть точно равна массовому расходу через порты A, B, C и D:

где

— давление внутри емкости;
— температура;
— изотермический модуль объемной упругости;
— коэффициент изобарного теплового расширения;
— массовый расход жидкости.

Сохранение энергии

Энергия может поступать в камеру и покидать нее двумя путями: потоком жидкости через порты A, B, C и D и тепловым потоком через порт H. Никакой работы над жидкостью внутри камеры не совершается. Поэтому скорость накопления энергии во внутреннем объеме жидкости должна быть равна сумме потоков энергии через порты A, B, C, D и H:

где

— энтальпия;
— плотность;
— удельная теплота;
— объем камеры;
— поток энергии;
— поток тепла.

Сохранение импульса

Падение давления из-за вязкого трения между отдельными отверстиями и внутренним пространством камеры считается пренебрежимо малым. Можно пренебречь гравитацией и другими объемными силами. Поэтому давление во внутреннем объеме жидкости должно быть равно давлению на портах A, B, C и D:

Допущения и ограничения

В камере находится фиксированный объем жидкости.
Сопротивление потоку между входом и внутренней частью камеры пренебрежимо мало.
Тепловое сопротивление между тепловым портом и внутренней частью камеры пренебрежимо мало.
Кинетическая энергия жидкости в камере пренебрежимо мала.

Переменные

Используйте группу параметров Целевые значения, чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для переменных параметров блока перед моделированием. Для получения дополнительной информации см. Настройка физических блоков с помощью целевых значений.

Порты

Ненаправленные

# A — порт теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость

Details

Порт теплопроводной жидкости, соответствует входу в камеру.

Имя для программного использования

port_a

# H — тепловой порт
тепло

Details

Через этот порт жидкость в камере обменивается теплом с тепловой сетью.

Имя для программного использования

thermal_port

# B — порт теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость

Details

Порт теплопроводной жидкости, соответствует второму входу в камеру.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Number of ports значение 2, 3 или 4.

Имя для программного использования

port_b

# C — порт теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость

Details

Порт теплопроводной жидкости, соответствует третьему входу в камеру.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Number of ports значение 3 или 4.

Имя для программного использования

port_c

# D — порт теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость

Details

Порт теплопроводной жидкости, соответствует четвертому входу в камеру. Если камера имеет четыре входных отверстия, то ее можно использовать в качестве стыка в перекрестном соединении.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Number of ports значение 4.

Имя для программного использования

port_d

Параметры

Parameters

# Объем камеры — объем жидкости внутри камеры
m^3 | um^3 | mm^3 | cm^3 | km^3 | ml | l | gal | igal | in^3 | ft^3 | yd^3 | mi^3

Details

Объем жидкости в камере. Этот объем постоянен во время моделирования.

Единицы измерения	`m^3` \| `um^3` \| `mm^3` \| `cm^3` \| `km^3` \| `ml` \| `l` \| `gal` \| `igal` \| `in^3` \| `ft^3` \| `yd^3` \| `mi^3`
Значение по умолчанию	`0.001 m^3`
Имя для программного использования	`volume`
Вычисляемый	Да

# Number of ports — количество входных портов в камере
1 | 2 | 3 | 4

Details

Количество входных портов в камере.

Камера может иметь от одного до четырех портов, обозначенных A, B, C, D.

При изменении значения параметра соответствующие порты открываются или скрываются в значке блока.

Значения	`1` \| `2` \| `3` \| `4`
Значение по умолчанию	`1`
Имя для программного использования	`port_count`
Вычисляемый	Нет

# Площадь поперечного сечения отверстий портов A и B — площадь входного порта A, нормальная 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 входного порта A, нормальная к направлению потока.

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_a_area`
Вычисляемый	Да

# Площадь поперечного сечения отверстия порта B — площадь входного порта B, нормальная 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 входного порта B, нормальная к направлению потока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Number of ports значение 2, 3 или 4.

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_b_area`
Вычисляемый	Да

# Площадь поперечного сечения отверстия порта С — площадь входного порта C, нормальная 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 входного порта C, нормальная к направлению потока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Number of ports значение 3 или 4.

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_c_area`
Вычисляемый	Да

# Площадь поперечного сечения отверстия порта D — площадь входного порта D, нормальная 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 входного порта D, нормальная к направлению потока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Number of ports значение 4.

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_d_area`
Вычисляемый	Да