Участок трубопровода (П)#
Внешний вид блока в REPEAT VISION#
Блок описывает течение воздуха через участок трубы и учитывает потери давление при трении об шероховатую стенку трубы.
Опционально блок может учитывать сжатие воздуха, упругие деформации стенок трубы, инерцию.
Трубу можно разбить на несколько участков.
Потери давления вследствие трения:
Если число Рейнольдса потока меньше, чем верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока, то потери давления считаются по формуле (1) :
где:
\(\nu\) - кинематическая вязкость, [м\(^2\)/c];
\(\lambda\) - коэффициент трения Дарси, который равен 64;
\(L\) - длина трубы, [м];
\(D\) - диаметр трубы, [м];
\(S\) - площадь сечения трубы, [м\(^2\)];
\(m\) - массовый расход жидкости, [кг/с].
Если число Рейнольдса потока больше, чем нижний предел числа Рейнольдса для турбулентного потока, то потери давления считаются по формуле (2):
где:
\(f = \{-1.8 \cdot \ log_{10}[\frac{6.9}{Re} + (\frac{\varepsilon}{3.7\cdot D_h})^{1.11}] \}^2\) ;
\(\rho\) – плотность жидкости, [кг/м\(^3\)];
\(S\) – площадь сечения трубы, [м\(^2\)];
\(L\) – длина трубы, [м];
\(D\) – диаметр трубы, [м];
\(\dot{m}\) – массовый расход жидкости, [кг/с];
\(Re\) – число Рейнольдса;
\(\varepsilon\) – шероховатость трубы;
\(D_h\) – гидравлический диаметр трубы, [м].
Если число Рейнольдса соответствует переходному процессу, то коэффициент сопротивления находится линейной интерполяцией между пограничными точками турбулентного и ламинарного режима течения.
Закон сохранения массы:
Если жидкость несжимаемая, то расход на входе и выходе трубопровода одинаковый. Если выбран режим сжимаемой жидкости, то каждый сегмент трубы разбивается на три части - две трубы, соединённые ёмкостным узлом. Закон сохранения массы в ёмкостном узле определяется соотношением (3) :
\(\dot{m_A}\) – массовый расход жидкости в «левой» трубе, [кг/с];
\(\dot{m_B}\) – массовый расход жидкости в «правой» трубе, [кг/с];
\(P_n\) – давление в ёмкостном узле, [Па];
\(\rho_n\) – плотность жидкости в ёмкостном узле, [кг/м\(^3\)];
\(V\) – объём сегмента трубы, [м\(^3\)].
Если учитываются деформации стенок трубопровода, то в закон сохранения массы добавляется член, связанный с объёмным расширением (4) :
Закон сохранения импульса:
Суммарный перепад давления между концами трубы определяется потерями на трение и разницей высотных отметок (5) :
\(P_{fric}\) – потери давления на трение, [Па];
\(\rho\) – плотность жидкости, [кг/м\(^3\)];
\(\Delta z\) – разница высотных отметок, [м];
\(g\) – ускорение свободного падения, [м/с\(^2\)].
Если учитывается инерция жидкости, то полный перепад давления определяется формулой (6):
\(L\) – длина трубы, [м];
\(S\) – площадь сечения трубы, [м\(^2\)].
Характеристики трубопровода:
Если выбраны деформируемые стенки трубопровода, то объёмное расширение трубы считается по формуле (7) :
где:
\(\dot{V}\) – объёмное расширение, [м\(^3\)];
\(L\) – длина трубы, [м];
\(D(P)\) – Диаметр трубопровода, в зависимости от давления, [м];
\(D\) – диаметр трубопровода на предыдущем шаге интегрирования, [м];
\(\tau\) – постоянная времени объёмного расширения.
Изменение диаметра трубы, также как и объёмное расширение, ограничено постоянной времени объёмного расширения.
Диаметр трубы зависит от статического давления в сегменте трубы (8):
где:
\(\epsilon_{hoop} = \frac{P\cdot D_n}{2\cdot E \cdot h} \cdot [1 - \frac{\nu}{2}]\)
\(P\) – статическое давление внутри трубы, [Па];
\(D_n\) – номинальный диаметр трубы, [м];
\(E\) – модуль Юнга стенки трубы;
\(h\) – толщина стенки трубы, [м];
\(\nu\) – коэффициент Пуассона.
1. Свойства#
Свойство |
Значение по умолчанию |
Описание |
Единицы измерения |
|---|---|---|---|
выкл |
- |
- |
|
Инерция газа, доступно когда |
выкл |
- |
- |
Длина трубы |
5 |
- |
м |
Диаметр трубы |
0.1 |
- |
м |
Перепад высоты между двумя точками |
0 |
- |
м |
Ускорение свободного падения |
9.81 |
- |
м/с\(^2\) |
Абсолютная шероховатость внутренней поверхности |
15e-6 |
- |
м |
Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока |
2000 |
- |
- |
Нижний предел числа Рейнольдса для турбулентного потока |
4000 |
- |
- |
Начальное избыточное давление газа |
0 |
- |
Па |
Начальная температура газа в трубе |
20 |
- |
°C |
Начальный массовый расход, доступно когда |
0 |
- |
кг/с |
2. Входы и выходы#
Параметры |
Вход/Выход |
Описание |
Единицы измерения |
Тип порта |
|---|---|---|---|---|
Вход |
Вход |
- |
- |
Пневматика |
Тепловой порт |
Выход |
- |
- |
Теплопередача |
Выход |
Выход |
- |
- |
Пневматика |
Для того, чтобы посмотреть возможности подключения блока необходимо перейти на страницу Описание портов блоков
3. Примеры использования#
С примерами использования данного блока можно ознакомиться в следующих разделах:
Описание Демо-проектов.
Уроки
Библиотека |
Название урока |
|---|---|
|
Практическое руководство
Раздел |
Название руководства |
|---|---|
Аппроксимация методами машинного обучения |
|
Решение оптимизационных задач |
Максимизация дебита газа в системе сбора куста газовых скважин |