Объект: PT01GR

Библиотека: PneumaticsThermo

Имя на уровне решателя: PT01GR

Аннотация: Решетка

Обозначение:

Порты (степени свободы) компонента:

№	Обозначение порта	Тип	Наименование порта
1	Port1	PNEUMATIC	Теплогидравлический порт, вход в элемент
2	Port2	PNEUMATIC	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, -		100.0
2	Fcs	real	Площадь живого сечения, м²	m**2	0.01
3	Fluid		Имя объекта свойств среды, -
4	Ftcs	real	Площадь полного сечения, м²	m**2	0.02
5	L	real	Длина элемента, м	m	0.01
6	P0	real	Начальное давление, Па	Pa	101325
7	T0	real	Начальная температура, K	K	293.15

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 решетки (PT01GR)

Элемент моделирует местное гидравлическое сопротивление в виде решетки (перфорированной перегородки). Учитывает площадь живого сечения, площадь полного сечения, длину элемента, шероховатость и режим течения. Используется для расчёта гидравлических потерь и массового расхода в трубопроводных системах с решетками и фильтрующими элементами.

Проверка значения массового расхода при перепаде давления от 0 до 2000 Па.

Начальные данные:

Параметры модели (PT01GR1)

Fcs = 0.01 - Площадь живого сечения, м²

Ftcs = 0.02 - Площадь полного сечения, м²

L = 0.01 - Длина элемента, м

A_lam = 100.0 - Коэффициент гиперболы (A_lam / Re)

P0 = 101300 - Начальное давление, Па

T0 = 293.15 - Начальная температура, К

Fluid = DryAir - Имя объекта свойств среды (чистый воздух)

Параметры источника давления (PT2SPT1)

VL = 101300 Па - Нижний уровень давления

VH = 103300 Па - Верхний уровень давления (перепад до 2000 Па)

D = 0.1 - Начальная задержка, с

FT = 1.0 - Продолжительность переднего фронта, с

HT = 2 - Продолжительность вершины импульса, с

BT = 3.0 - Продолжительность заднего фронта, с

CT = 0.0 - Период

Параметры трубки (PT1STK1)

P = 101300 Па

T = 293.15 К

Датчики

PT01DS1: датчик плотности, k = 1, Fluid = DryAir

PT01MF1: датчик массового расхода, D = 0.01, L = 0.1, k = 1, R = 1e-9, P0 = 101300, T0 = 293.15, Fluid = DryAir

Параметры интегрирования

end = 3.0 с, control = 1e-9

Схема тестирования:

Схема содержит источник давления PT2SPT1, который создаёт перепад давления от 0 до 2000 Па (VL = 101300 Па, VH = 103300 Па) по трапециевидному закону. Решетка PT01GR1 установлена в трубопроводе. После решетки установлены датчик плотности PT01DS1, датчик массового расхода PT01MF1 и трубка PT1STK1. Измеряются массовый расход Qm и плотность Rro. В модели используется коэффициент сопротивления ζ из справочника по гидравлическим сопротивлениям Идельчика (3-е издание, страница 408) для отношения Ftcs / Fcs = 0.5, что даёт ζ = 4.37. Коэффициент A_lam = 0, поэтому вклад в ζ от A_lam/Re отсутствует.

Результат:

При перепаде давления до 2000 Па массовый расход Qm составляет 0.331724 кг/с. На графике Qm показано изменение массового расхода во времени: после переходного процесса расход устанавливается на значении 0.331724 кг/с. На графике Rro показано изменение плотности: плотность устанавливается на значении примерно 1.228 кг/м³. Оба процесса выходят на установившийся режим после завершения переходного процесса.

Формула для коэффициента гидравлического сопротивления:

\[\begin{split}\begin{gathered} \zeta = f\left(\frac{F_{\text{tcs}}}{F_{\text{cs}}},\; \mathrm{Re},\; \varepsilon\right) \\ \Delta P = \zeta \cdot \frac{\rho \cdot v^2}{2} \\ Q_m = \rho \cdot v \cdot S \\[1em] \text{где:} \\ \zeta \text{ — коэффициент местного сопротивления (по Идельчику),} \\ F_{\text{tcs}} \text{ — площадь полного сечения,} \\ F_{\text{cs}} \text{ — площадь живого сечения,} \\ \Delta P \text{ — перепад давления,} \\ \rho \text{ — плотность,} \\ v \text{ — скорость потока,} \\ S \text{ — площадь сечения.} \end{gathered}\end{split}\]

Схема теста

Рисунок 1 - Схема теста

Графики результатов теста

Рисунок 2 - Массовый расход Qm

Рисунок 3 - Плотность Rro