ГПС - Пневматический турбулентный дроссель с регулированием по произвольному параметру

 
в палитре на схеме

Блок моделирует течение газа через дроссель с регулируемой площадью проходного сечения. Площадь регулируется по произвольному параметру, которым может выступать перемещение, время, давление, температура и т.д.

Дроссель соединяет две полости (это могут быть как отвлеченные полости, так и полости пневмомашин и пневмоустройств). Полость, из которой происходит истечение, считается полостью-источником. Полость, в которую поступает рабочая среда из дросселя, считается полостью-приёмником.

Режим течения газа считается турбулентным.

Основной расчетной зависимостью является формула Сен-Венана-Ванцеля для случая истечения газа из большого резервуара.

Свойства

Наименование свойства Единицы Обозначение
Коэффициент массового расхода дросселя при прямом токе рабочей среды mu_dr_prjam
Коэффициент массового расхода дросселя при обратном токе рабочей среды mu_dr_obr
Вектор значений аргумента (x, м или t, сек или p, Па или др.) argument
Вектор значений площади проходного сечения дросселя м2 func
Рабочая среда gas_type

Свойства «Вектор значений аргумента (x, м или t, сек или p, Па или др.)» и «Вектор значений площади проходного сечения дросселя» определяют зависимость площади проходного сечения дросселя от регулирующего параметра.

Свойство «Рабочая среда» задается путем выбора из выпадающего списка в столбце «Значение» окна свойств блока. Для описания теплофизических свойств газов используется набор процедур типа «fluid».

Параметры

Наименование параметра Единицы Обозначение
Массовый расход рабочей среды через дроссель кг/с _G
Абсолютное давление рабочей среды на входе дросселя МПа _p_vh
Абсолютное давление рабочей среды на выходе дросселя МПа _p_vyh
Температура рабочей среды на входе дросселя К _T_vh
Фактическое отношение давлений на дросселе _Sigma
Критическое отношение давлений на дросселе _Sigma_kr
Эффективная площадь проходного сечения дросселя м2 _F_dr_ef

Первоначально считается, что на порт «source» блока поступает сигнал от полости-источника. Возможная смена направления течения учитывается в блоке автоматически.

Для возможности визуальной фиксации смены направления течения рабочей среды, массовый расход, выдаваемый как параметр блока, будет иметь отрицательное значение в случае, если истечение происходит из полости, которая изначально принята полостью-приёмником.

Параметр «Абсолютное давление рабочей среды на входе дросселя» показывает абсолютное давление рабочей среды в полости, являющейся источником в текущий момент времени.

Параметр «Абсолютное давление рабочей среды на выходе дросселя» показывает абсолютное давление рабочей среды в полости, являющейся приемником в текущий момент времени.

Входные/выходные порты и связь с другими блоками библиотеки

Блок имеет два входных порта «source» и «recipient» типа «ГПС пневматическая связь» и один входной порт «arg» типа «Математическая связь».

Порты «source» и «recipient» предназначены для соединения с блоками библиотеки «ГПС», моделирующими полости, пневмоцилиндры, трубы и граничное условие типа «Давление и температура газа».

Порт «arg» предназначен для соединения с блоками библиотеки «Автоматика» (например, с блоком Кнопка) и с блоками типа «ГПС – Датчик» и «ГПС – Манометр» библиотеки «ГПС».

Примеры соединения блока с другими блоками библиотеки «ГПС» приведены на рисунке (Рисунок 1).

Рисунок 1. Примеры соединения блока с другими блоками библиотеки «ГПС»

Математическая модель

Математическая модель блока состоит из следующих уравнений:

где

Gist – массовый расход рабочей среды через дроссель, как сигнал, выдаваемый на порт «source» блока;

Gdr – массовый расход рабочей среды через дроссель;

pist – абсолютное давление рабочей среды, как сигнал, поступающий на порт «source» блока;

ppr – абсолютное давление рабочей среды, как сигнал, поступающий на порт «recipient» блока;

Hist – поток энергии рабочей среды, входящий или выходящий из дросселя, как сигнал, выдаваемый на порт «source» блока;

hvh – удельная энтальпия рабочей среды на входе в дроссель;

Gpr – массовый расход рабочей среды через дроссель, как сигнал, выдаваемый на порт «recipient» блока;

Hpr – поток энергии рабочей среды, входящий или выходящий из дросселя, как сигнал, выдаваемый на порт «recipient» блока;

Fefdr – эффективная площадь дросселя;

k показатель адиабаты рабочей среды;

pvh – абсолютное давление рабочей среды на входе дросселя;

R – удельная газовая постоянная рабочей среды;

Tvh – термодинамическая температура рабочей среды на входе дросселя;

φ – расходная функция;

uvh – удельная внутренняя энергия рабочей среды на входе в дроссель;

ρvh – плотность рабочей среды на входе в дроссель;

μdr – коэффициент массового расхода дросселя;

Fdr – площадь проходного сечения дросселя;

Tist – температура рабочей среды, как сигнал, поступающий на порт «source» блока;

Tpr – температура рабочей среды, как сигнал, поступающий на порт «recipient» блока;

φdkr – расходная функция при докритическом режиме течения рабочей среды через дроссель;

φkr – расходная функция при критическом режиме течения рабочей среды через дроссель;

f1 – функция, определяющая зависимость удельной внутренней энергии рабочей среды от ее абсолютного давления и термодинамической температуры;

f2 – функция, определяющая зависимость плотности рабочей среды от ее абсолютного давления и термодинамической температуры;

μprdrкоэффициент массового расхода дросселя при прямом токе рабочей среды;

μobrdr – коэффициент массового расхода дросселя при обратном токе рабочей среды;

f3 – функция, определяющая зависимость площади проходного сечения дросселя от регулирующего параметра;

x – регулирующий параметр;

σ – фактическое отношение абсолютных давлений рабочей среды на выходе и входе дросселя;

σkr – критическое отношение абсолютных давлений рабочей среды на выходе и входе дросселя;

pvyh – абсолютное давление рабочей среды на выходе дросселя.