Sudden Area Change (TL)

Резкое изменение площади поперечного сечения канала в сети теплопроводной жидкости.

Тип: EngeeFluids.ThermalLiquid.Fittings.AreaChange

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fluids/Thermal Liquid/Pipes & Fittings/Sudden Area Change (TL)

Описание

Блок Sudden Area Change (TL) моделирует незначительные потери давления, возникающие при резком изменении площади поперечного сечения канала. Изменение площади представляет собой сужение от порта A к порту B и расширение от порта B к порту A. Этот компонент является адиабатическим. Он не обменивается теплом с окружающей средой.

На рисунке показана схема внезапного изменения площади поперечного сечения канала.

sudden area change tl 1 ru

Падение давления при внезапном расширении обусловлено главным образом турбулентным перемешиванием в зоне расширения. При резком сужении оно обусловлено отрывом потока на входе в зону сужения. На рисунке показаны зоны расширения и сужения при резком изменении площади.

sudden area change tl 2 ru

Сохранение массы

Уравнение сохранения массы при резком изменении площади имеет вид

где и — массовые расходы через порты A и B.

Сохранение импульса

Уравнение сохранения импульса при резком изменении площади имеет вид

где

и — давления на портах A и B;
— средний массовый расход;
— средняя плотность жидкости;
и — площади поперечного сечения канала в портах A и B;
— потери механической энергии из-за резкого изменения площади.

Потери механической энергии составляют

где — коэффициент потерь.

Если для параметра Local loss parameterization установлено значение Semi-empirical correlation, то коэффициент потерь при внезапном расширении вычисляется как

а при внезапном сужении

где

— поправочный коэффициент в зоне расширения;
— поправочный коэффициент в зоне сужения.

В переходной зоне между резким расширением и резким сужением коэффициент потерь сглаживается с помощью кубической полиномиальной функции:

где

где — величина порогового массового расхода, при котором возникает реверсивный поток:

Если параметр Local loss parameterization имеет значение Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number, то блок получает коэффициент потерь из табличных данных, представленных в виде функции числа Рейнольдса.

Сохранение энергии

Уравнение сохранения энергии при резком изменении площади имеет вид

где и — расходы энергии через порты A и B при резком изменении площади канала.

Допущения и ограничения

Поток является несжимаемым. Плотность жидкости предполагается постоянной в области резкого изменения площади.

Порты

Ненаправленные

# A — входное или выходное отверстие
теплопроводная жидкость

Details

Входное или выходное отверстие для жидкости в участок с резким изменением площади канала.

Имя для программного использования

port_a

# B — входное или выходное отверстие
теплопроводная жидкость

Details

Входное или выходное отверстие для жидкости в участок с резким изменением площади канала.

Имя для программного использования

port_b

Параметры

Parameters

# Local loss parameterization — модель гидравлических потерь
Semi-empirical correlation | Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number

Details

Модель для расчета гидравлических потерь из-за резкого изменения площади. Выберите Semi-empirical correlation, чтобы автоматически рассчитать коэффициент потерь по площади поперечного сечения в портах A и B. Выберите Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number, чтобы задать в виде таблицы значения коэффициента потерь в зависимости от числа Рейнольдса потока.

Значения	`Semi-empirical correlation` \| `Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number`
Значение по умолчанию	`Semi-empirical correlation`
Имя для программного использования	`loss_type`
Вычисляемый	Нет

# Cross-sectional area at port A — площадь поперечного сечения порта A
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь поперечного сечения канала на порту A. Это значение должно быть больше площади поперечного сечения B.

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	`0.02 m^2`
Имя для программного использования	`port_a_area`
Вычисляемый	Да

# Cross-sectional area at port B — площадь поперечного сечения порта B
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь поперечного сечения канала на порту B. Это значение должно быть меньше площади поперечного сечения A.

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

# Contraction correction factor — поправочный коэффициент в зоне сужения

Details

Поправочный коэффициент для корректировки значения коэффициента потерь в зоне сужения канала. Блок умножает коэффициент потерь, рассчитанный по полуэмпирическому выражению, на этот коэффициент.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Local loss parameterization значение Semi-empirical correlation.

Значение по умолчанию	`1.0`
Имя для программного использования	`k_contraction`
Вычисляемый	Да

# Expansion correction factor — поправочный коэффициент в зоне расширения

Details

Поправочный коэффициент для корректировки значения коэффициента потерь в зоне расширения канала. Блок умножает коэффициент потерь, рассчитанный по полуэмпирическому выражению, на этот коэффициент.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Local loss parameterization значение Semi-empirical correlation.

Значение по умолчанию	`1.0`
Имя для программного использования	`k_expansion`
Вычисляемый	Да

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

Details

Число Рейнольдса, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами на участке сужения при резком изменении площади.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Local loss parameterization значение Semi-empirical correlation.

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

# Reynolds number vector — вектор значений чисел Рейнольдса для табличной параметризации

Details

Вектор чисел Рейнольдса для табличной параметризации коэффициентов потерь. Значения коэффициентов потерь Contraction loss coefficient vector и Expansion loss coefficient vector задаются при этих числах Рейнольдса.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Local loss parameterization значение Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number.

Значение по умолчанию	`[10.0, 20.0, 30.0, 40.0, 50.0, 100.0, 200.0, 500.0, 1000.0, 2000.0]`
Имя для программного использования	`Re_vector`
Вычисляемый	Да

# Contraction loss coefficient vector — вектор коэффициентов потерь при сужении для табличной параметризации

Details

Вектор коэффициентов потерь при сужении. Укажите коэффициенты потерь в зависимости от значения числа Рейнольдса Reynolds number vector. Блок использует векторы чисел Рейнольдса и коэффициентов потерь для построения одномерной таблицы поиска.

Зависимости

Значение по умолчанию	`[5.0, 2.7, 1.8, 1.46, 1.3, 0.9, 0.65, 0.42, 0.3, 0.2]`
Имя для программного использования	`C_contraction_loss_vector`
Вычисляемый	Да

# Expansion loss coefficient vector — вектор коэффициентов потерь при расширении для табличной параметризации

Details

Вектор коэффициентов потерь при расширении. Укажите коэффициенты потерь в зависимости от значения числа Рейнольдса Reynolds number vector. Блок использует векторы чисел Рейнольдса и коэффициентов потерь для построения одномерной таблицы поиска.

Зависимости

Значение по умолчанию	`[3.1, 2.3, 1.65, 1.35, 1.15, 0.9, 0.75, 0.65, 0.9, 0.65]`
Имя для программного использования	`C_expansion_loss_vector`
Вычисляемый	Да