Объект: HR1BTV

Библиотека: Hydro

Имя на уровне решателя: Hydro.HR1BTV

Аннотация: Модель потерь в дисковом затворе внутри круглой или прямоугольной трубы

Обозначение:

Порты (степени свободы) компонента:

№	Обозначение порта	Тип	Наименование порта
1	portA	HYDRAULIC	Гидравлический порт А
2	portB	HYDRAULIC	Гидравлический порт В
3	portC	ISIGNAL	Сигнальный порт C

Пользовательские параметры модели:

№	Параметр	Тип	Описание	Единица	Значение по умолч.
1	A_lam	real	Коэффициент гиперболы (A_lam / Re) используемый при определении значения zeta в области ламинарного течения
2	D	real	Гидравлический диаметр или ширина прохода a и высота прохода b, м	m	0.1
3	Fluid	Fluid	Объект жидкости
4	Section_shape	int	Форма сечения: 0 - Круглое сечение; 1 - Прямоугольное сечение		0

Расчетные и измеряемые величины:

№	Параметр	Описание	Единица
1	V_Pressure1	Давление на порте (V)	MPa
2	S_VolumetricFlow1	Объемный расход на порте ;	L/min
3	V_Pressure2	Давление на порте (V)	MPa
4	S_VolumetricFlow2	Объемный расход на порте ;	L/min
5	V_port3	Значение сигнала на порте (V)
6	X_port3	Значение интегральной функции от сигнала на порте (X)
7	A_port3	Значение производной функции от сигнала на порте (A)

Пример использования компонента

Модель дискового затвора (HR1BTV)

Задаёт модель дискового затвора (поворотной заслонки) — гидравлического аппарата, предназначенного для регулирования или перекрытия потока рабочей жидкости путём поворота диска вокруг оси, перпендикулярной направлению потока. Элемент моделирует местное гидравлическое сопротивление, создаваемое затвором, и позволяет учитывать его зависимость от угла поворота диска. Используется для моделирования запорной и регулирующей арматуры в гидросистемах, а также как составная часть более сложных гидроагрегатов.

Проверка значения объемного расхода при перепаде давления от 0 до 0.1 МПа.

Начальные данные:

Параметры модели (HR1BTV)

Section_{shape} = 0 - Форма сечения: круглое сечение - 0; прямоугольное сечение - 1, -

D = 0.01 - Гидравлический диаметр (D) или ширина и высота сечения (b, a), м

A_lam = 0.0 - Коэффициент гиперболы (A_lam / Re). Zeta в области ламинарного течения, -

Fluid = oil,масло - Имя объекта свойств среды, -

Сигнал, подаваемый на порт крана = const = 30

end = 3 - Время интегрирования

Результат:

1. Основная расчетная формула

Связь между объемным расходом \(Q_v\) и перепадом давления на элементе \(\Delta P\) определяется выражением:

\[Q_v = A \cdot \sqrt{\frac{2 \cdot \Delta P}{\zeta \cdot \rho}}\]

Если переписать эту формулу через среднюю скорость потока (\(v = \frac{Q_v}{A}\)), она превращается в классическое уравнение потерь давления:

\[\Delta P = \zeta \cdot \frac{\rho \cdot v^{2}}{2}\]

Где физические величины означают следующее:

• \(Q_v\) — объемный расход жидкости, \(\text{м}^3/\text{с}\);

• \(A\) — площадь поперечного (проходного) сечения трубы, \(\text{м}^{2}\);

• \(\Delta P\) — перепад давления на кране (между входным и выходным портами), \(\text{Па}\);

• \(\zeta\) — коэффициент местного гидравлического сопротивления (КМС) крана;

• \(\rho\) — плотность рабочей среды (масла Fluid = oil), \(\text{кг/м}^3\).

2. Пошаговый расчет

Расчет площади сечения (\(A\))

Так как задано круглое сечение (\(\text{Section}_{\text{shape}} = 0\)) и диаметр \(D = 0.01 \text{ м}\), площадь рассчитывается через площадь круга:

\[A = \frac{\pi \cdot D^{2}}{4} = \frac{3.14159 \cdot 0.01^{2}}{4} \approx 7.854 \times 10^{-5} \text{ м}^{2}\]

Определение КМС (\(\zeta\)) по Идельчику

На порт крана подается сигнал управления \(\alpha = 30\) (угол поворота 30 градусов).

Модель \(\text{HR1BTV}\) обращается к интерполяционной таблице или встроенной функции, заложенной по данным Диаграммы 9-13 (Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Идельчик И. Е. ; ред.

Штейнберг М. О. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1992.- 672 с., с. 452) для круглого сечения.

Для угла \(30^\circ\) базовое значение коэффициента составляет \(\zeta_{\text{turb}} \approx 5.47\).

Параметр \(A_{\text{lam}} = 0.0\) указывает на то, что поправка на ламинарный режим течения (\(\frac{A_{\text{lam}}}{Re}\)) обнулена.

КМС не зависит от числа Рейнольдса и принимается чисто квадратичным:

\[\zeta = \zeta_{\text{turb}} = 5.47\]

Формула для расчета объемного расхода \(Q_v\) (в \(\text{л/мин}\)), подставляя \(D = 0.01 \text{ м}\), форму сечения, угол \(30^\circ\), КМС по Идельчику и переводной коэффициент:

\[Q_v = 2.85 \cdot \sqrt{\frac{\Delta P}{\rho}}\]

При заданных значениях перепада давления и плотности:

\[Q_v = 2.85 \cdot \sqrt{\frac{127\,700}{870}} = 2.85 \cdot 12.11 = \mathbf{32.2} \text{ л/мин}\]

Схема теста

Рисунок 1 - Схема теста

Графики результатов теста

Рисунок 2 - HR1BTV.VolumeFlow

Рисунок 3 - HR1BTV.Pressure

Рисунок 4 - HR1BTV.RUN