Объект: PT1BEN

Библиотека: PneumaticsThermo

Имя на уровне решателя: PT1BEN

Аннотация: Колено

Обозначение:

Порты (степени свободы) компонента:

№	Обозначение порта	Тип	Наименование порта
1	Port1	PNEUMATIC	Термопневматический порт, вход в элемент
2	Port2	PNEUMATIC	Термопневматический 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 (PT1BEN)

Элемент моделирует местное гидравлическое сопротивление в виде изогнутого участка трубопровода (колена, отвода). Учитывает форму и размеры сечения, радиус закругления, угол изгиба, шероховатость, а также режим течения (ламинарный/турбулентный). Используется для расчёта гидравлических потерь и массового расхода в трубопроводных системах.

Проверка значения массового расхода при перепаде давления 203 Па и 6152 Па.

Начальные данные:

Параметры модели (PT1BEN1) (верхняя ветка)

Section_shape = Round - Форма сечения: круглое

D_or_ab = 0.1 - Гидравлический диаметр, м

R = 0.5 - Радиус закругления центральной линии, м

angle = 90.0 - Угол изгиба, град

eps = 0.0 - Абсолютная шероховатость, м

A_lam = 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 модели (PT1BEN2) (нижняя ветка)

Идентичны PT1BEN1

Параметры источников давления (PT25PT1, PT25PT2)

PT25PT1: VL = 101300, VH = 101320, D = 0.1, FT = 1.0, HT = 2, BT = 0.0, CT = 0.0

PT25PT2: VL = 101300, VH = 107452, D = 0.1, FT = 1.0, HT = 2, BT = 0.0, CT = 0.0

Датчики плотности

PT01DS1, PT01DS2: Fluid = DryAir

Датчики массового расхода

Qm (для PT1BEN1), Qm1 (для PT1BEN2)

Трубки

PT1STK1, PT1STK2: P = 101300, T = 293.15

Параметры интегрирования

end = 3.0 с, control = 1e-9

Схема тестирования:

Схема содержит две параллельные ветки. В каждой ветке установлено колено (PT1BEN1 и PT1BEN2) с одинаковыми геометрическими параметрами. На входе каждой ветки задаётся перепад давления с помощью трапециевидного источника (PT25PT1 и PT25PT2). Верхняя ветка: перепад давления 20 Па (VH = 101320 Па, VL = 101300 Па). Нижняя ветка: перепад давления 6152 Па (VH = 107452 Па, VL = 101300 Па). Измеряются массовые расходы Qm и Qm1, а также плотности Rro и Rro1. В модели используется аппроксимация таблицы для коэффициента сопротивления λ_k. Коэффициент A_lam = 0, поэтому вклад в ζ от A_lam/Re отсутствует.

Результат:

При перепаде давления 20 Па массовый расход Qm составляет 0.32 кг/с. При перепаде давления 6152 Па массовый расход Qm1 составляет 1.494 кг/с. На графике Qm (верхний) показано изменение массовых расходов во времени: зелёная кривая (Qm1) достигает значения 1.494 кг/с, красная кривая (Qm) — 0.32 кг/с. На графике Rro (нижний) показано изменение плотности: для нижней ветки (Rro1) плотность выше, что соответствует большему давлению. Оба процесса выходят на установившийся режим после завершения переходного процесса.

Формула для коэффициента гидравлического сопротивления:

\[\begin{split}\begin{aligned} \zeta &= f\left(\frac{R}{D},\; \alpha,\; \mathrm{Re},\; \varepsilon\right) \\ \Delta P &= \zeta \cdot \frac{\rho \cdot v^2}{2} \\ Q_m &= \rho \cdot v \cdot S \end{aligned}\end{split}\]

где: \(\zeta\) — коэффициент местного сопротивления, \(\Delta P\) — перепад давления, \(\rho\) — плотность, \(v\) — скорость потока, \(S\) — площадь сечения.

Схема теста

Рисунок 1 - Схема теста

Графики результатов теста

Рисунок 2 - Массовые расходы Qm и Qm1

Рисунок 3 - Плотности Rro и Rro1