Объект: HT1BEN
Библиотека: HydroThermo2
Имя на уровне решателя: HT1BEN
Аннотация: Колено
Обозначение:
Порты (степени свободы) компонента:
№ |
Обозначение порта |
Тип |
Наименование порта |
|---|---|---|---|
1 |
Port1 |
THYDRAULIC |
Теплогидравлический порт, вход в элемент |
2 |
Port2 |
THYDRAULIC |
Теплогидравлический порт, выход из элемента |
Пользовательские параметры модели:
№ |
Параметр |
Тип |
Описание |
Единица |
Значение по умолч. |
|---|---|---|---|---|---|
1 |
A_lam |
real |
Коэффициент гиперболы (A_lam / Re). Zeta в области ламинарного течения, - |
||
2 |
D_or_ab |
list |
Гидравлический диаметр (D) или ширина и высота сечения (b, a), м |
0.1 |
|
3 |
Fluid |
Имя объекта свойств среды, - |
|||
4 |
P0 |
real |
Начальное давление, Па |
Pa |
101325 |
5 |
R |
real |
Радиус закругления центральной линии, м |
m |
0.2 |
6 |
Section_shape |
string |
Форма сечения: круглое сечение; прямоугольное сечение [Round,Rectangular], - |
Round |
|
7 |
T0 |
real |
Начальная температура, K |
K |
293.15 |
8 |
angle |
real |
Угол изгиба отвода от 0 до 180 град, град |
deg |
90.0 |
9 |
eps |
real |
Абсолютная шероховатость, м |
m |
0.000045 |
Расчетные и измеряемые величины:
№ |
Параметр |
Описание |
Единица |
|---|---|---|---|
1 |
V_Pressure1 |
Давление на порте |
Pa |
2 |
V_SpecificEnthalpy1 |
Удельная энтальпия; |
J/kg |
3 |
V_Density1 |
Плотность рабочей среды; |
kg/m**3 |
4 |
V_Temperature1 |
Температура рабочей среды на порте; |
K |
5 |
S_MassFlow1 |
Массовый расход на порте ; |
kg/s |
6 |
S_EnthalpyFlow1 |
Поток энтальпии на порте ; |
W |
7 |
V_Pressure2 |
Давление на порте |
Pa |
8 |
V_SpecificEnthalpy2 |
Удельная энтальпия; |
J/kg |
9 |
V_Density2 |
Плотность рабочей среды; |
kg/m**3 |
10 |
V_Temperature2 |
Температура рабочей среды на порте; |
K |
11 |
S_MassFlow2 |
Массовый расход на порте ; |
kg/s |
12 |
S_EnthalpyFlow2 |
Поток энтальпии на порте ; |
W |
Пример использования компонента
Модель колена (HT1BEN)
Элемент моделирует местное гидравлическое сопротивление в виде изогнутого участка трубопровода (колена, отвода). Учитывает форму и размеры сечения, радиус закругления, угол изгиба, шероховатость и режим течения (ламинарный/турбулентный). Используется для расчёта гидравлических потерь и массового расхода в трубопроводных системах.
Проверка значения массового расхода при перепаде давления 203 Па, обеспечивающем ламинарное течение (Re ≈ 1000) и перепаде 6152 Па, обеспечивающем турбулентное течение (Re ≈ 10000).
Начальные данные:
Схема тестирования:
Схема содержит две параллельные ветки. В каждой ветке установлено колено (HT1BEN1 и HT1BEN2) с одинаковыми геометрическими параметрами. На входе каждой ветки задаётся перепад давления с помощью трапециевидного источника (HT25PT1 и HT25PT2). Верхняя ветка: перепад давления 220 Па (VH = 101520 Па, VL = 101300 Па), что обеспечивает ламинарное течение (Re ≈ 1000). Нижняя ветка: перепад давления 6152 Па (VH = 107452 Па, VL = 101300 Па), что обеспечивает турбулентное течение (Re ≈ 10000). Измеряются массовые расходы Qm и Qm1, а также плотности Rro и Rro1.
Результат:
Ламинарное течение (верхняя ветка):
Возьмём \(\mathrm{Re} = 1000\). Скорость потока описывается формулой \(V = \sqrt{\frac{2 \cdot \Delta P}{\rho \cdot \zeta}}\). Из формулы для числа Рейнольдса \(\mathrm{Re} = \frac{V \cdot D}{\nu}\), учитывая, что кинематическая вязкость масла \(\nu \approx 0.00006128\ \text{м}^2/\text{с}\):
Коэффициент сопротивления \(\lambda_k\) из справочника Идельчика (3-е издание, страница 280):
Турбулентное течение (нижняя ветка):
Возьмём \(\mathrm{Re} = 10000\).
Расчёт приведён по формулам, а в модели используется аппроксимация таблицы (с. 280) графика для \(\lambda_k\), этим обусловлено расхождение в определении местного сопротивления. Коэффициент \(A_{\text{lam}} = 0\), поэтому вклад в \(\zeta\) от \(A_{\text{lam}}/\mathrm{Re}\) отсутствует.
На графике Rro показано, что плотности Rro и Rro1 постоянны
и равны примерно 989 кг/м³. На графике Qqm показано изменение
массовых расходов во времени: кривая Qm1 (нижняя ветка) быстро
возрастает и устанавливается на значении примерно 43 кг/с, кривая Qm
(верхняя ветка) плавно возрастает до примерно 5 кг/с. Это подтверждает
корректность работы модели колена в ламинарном и турбулентном режимах.
Формулы для расчёта:
где: \(\mathrm{Re}\) — число Рейнольдса, \(\nu\) — кинематическая вязкость, \(\lambda_k\) — коэффициент трения (по Идельчику, с. 280), \(\zeta\) — коэффициент местного сопротивления, \(\alpha\) — угол изгиба, \(\Delta P\) — перепад давления, \(\rho\) — плотность, \(V\) — скорость потока, \(Q_m\) — массовый расход.
Схема теста
Рисунок 1 - Схема теста
Графики результатов теста
Рисунок 2 - Плотности Rro и Rro1
Рисунок 3 - Массовые расходы Qm и Qm1