Добавление пользовательского теплоносителя

Описание процесса добавление нового газового или жидкого теплоносителя для модуля теплогидравлики HS

Описание

В рамках модуля теплогидравлики (HS) есть возможность пополнять список имеющихся теплоносителей двумя способами:
  • путем заполнения таблиц с теплофизическими свойствами;
  • путем подключения DLL-библиотеки.

Подключение теплоносителя путем заполнения таблиц с теплофизическими свойствами

Интересующий шаблон необходимо сохранить под другим именем в той же папке и приступить к его редактированию. Для удобства работы с таблицами рекомендуется открывать шаблоны при помощи редактора программы Far Manager (http://www.farmanager.com).

Шаблон для добавления газовых теплоносителей (Рисунок 1) находится в директории …\SimInTech\bin\DataBase\HS\GASES и состоит из 8 последовательно расположенных массивов для следующих теплофизических параметров сжимаемого теплоносителя:

Рисунок 1. Шаблон таблицы свойств для газов

Все теплофизические свойства являются функциями давления [Па] и энтальпии [Дж/кг], причем давления откладываются по строкам таблицы, а энтальпии – по столбцам. Пользователь имеет возможность добавлять к таблице неограниченное количество строк и столбцов.

Шаблон для добавления жидких теплоносителей (Рисунок 2) находится в директории …\SimInTech\bin\DataBase\HS\LIQUIDS и состоит из 6 одномерных массивов для следующих теплофизических параметров жидкого теплоносителя:

Рисунок 2. Шаблон таблицы свойств для жидкостей

Все теплофизические свойства являются функциями энтальпии [Дж/кг], причем энтальпии откладываются по строкам таблицы. Пользователь имеет возможность добавлять к таблице неограниченное количество строк.

Заполнение массивов для жидкого теплоносителя удобнее осуществлять с использованием встроенного в SimInTech редактора таблиц (Рисунок 3), где при помощи языка программирования возможно реализовать особый алгоритм расчета и описания таблиц. Вызов редактора таблиц осуществляется из пункта главного меню «Инструменты».

Рисунок 3. Встроенный в SimInTech редактор таблиц

После заполнения таблиц со свойствами необходимо дать ядру указатель на добавление нового теплоносителя. Для этого нужно текстовым редактором открыть файл set_coolant_aliases.inc, который располагается в директории …\SimInTech\bin\include_mvtu.

В открывшемся файле в случае работы с газовым теплоносителем добавить новую строку вида
"Name|air_lib.DLL@Name.tbl"+clrf+
где Name – имя нового газового теплоносителя, а Name.tbl – имя созданной ранее таблицы теплофизических свойств. В результате выполнения вышеуказанных действий в списке теплоносителей появится новый элемент с указанным именем. Таким образом, во время расчета ядро будет обращаться к динамической библиотеке air_lib.DLL, которая в свою очередь будет получать нужные значения теплофизических свойств путем интерполяции по указанной двумерной таблице.

Кроме теплофизических свойств для каждого теплоносителя должны использоваться свои замыкающие соотношения в виде зависимостей для коэффициентов теплоотдачи и гидравлического сопротивления трения. В данном случае для добавляемого теплоносителя будут применены замыкающие соотношения для воздуха.

В случае работы с жидким теплоносителем добавляем новую строку вида
"Name|uncompressed_lib.DLL@Name.tbl"+clrf+
где Name – имя нового жидкого теплоносителя, а Name.tbl – имя созданной ранее таблицы теплофизических свойств.

Таблицы для газов и жидкостей предназначены для считывания из них данных уже существующими DLL-библиотеками (в приведенном примере это air_lib.DLL и uncompressed.DLL). В качестве замыкающих соотношений для определения коэффициентов теплоотдачи и гидравлического сопротивления трения используются именно те уравнения, которые прописаны в DLL-библиотеке, независимо от таблиц свойств.

Подключение теплоносителя путем подключения DLL-библиотеки

Способ заключается в создании собственной DLL-библиотеки, описывающей теплоноситель, при помощи среды разработки Embarcadero DELPHI XE7.

Файлы с исходным кодом, определяющие теплоносители для модуля теплогидравлики (HS), являются общедоступными и располагаются в директории …\SimInTech\Source\HS_Coolant_libs.

Дальнейшее знакомство с возможностью добавления новых теплоносителей при помощи среды разработки продолжим на примере DLL-библиотеки, описывающей природный газ.

Первым делом необходимо запустить среду разработки Embarcadero DELPHI XE7, открыть файл …\SimInTech\Source\HS_Coolant_libs\NatGas_LIB\NatGas_lib.dproj и затем файл solv_object.pas из той же директории. В последнем файле находится исходный код, определяющий математику рассматриваемого теплоносителя.

В разделе «Interface» (Рисунок 4) приведено описание используемых процедур и функций:

Рисунок 4. Раздел «Interface» исходного кода DLL-библиотеки, описывающей природный газ

В разделе «Implementation» исходного кода приведена реализация локальной функции «NatGasProperties» (Рисунок 5) вычисления теплофизических свойств как функций давления и температуры, а также функций и процедур, описанных в разделе «Interface». На рисунке (Рисунок 6) показано описание интерфейсной процедуры «_GetPropPH», необходимой для определения теплофизических свойств теплоносителя и передачи их расчетному ядру.

Рисунок 5. Функция вычисления теплофизических свойств как функций давления и температуры

Рисунок 6. Интерфейсная процедура вычисления теплофизических свойств как функций давления и энтальпии и передачи их ядру

В рамках модуля теплогидравлики все вычисляемые теплофизические свойства должны задаваться в виде функций давления и энтальпии. В случае природного газа теплофизические свойства были заданы как функции давления и температуры. Эту проблему удалось решить за счет слабой зависимости теплоемкости при постоянном давлении от температуры. Таким образом, на каждом шаге интегрирования текущее значение температуры определяется как отношение энтальпии к теплоемкости при постоянном давлении. Затем по полученному значению температуры уже происходит вычисление прочих теплофизических свойств как функций давления и температуры и передача их расчетному ядру.

После компиляции созданная библиотека появляется в директории …\SimInTech\bin. Далее текстовым редактором необходимо открыть файл set_coolant_aliases.inc, который располагается в папке …\SimInTech\bin\include_mvtu. В случае природного газа строка
"Природный газ|NatGas_lib.DLL"+clrf+
отвечает за отображение теплоносителя в общем списке сред и связь библиотеки «NatGas_lib.DLL» с расчетным ядром модуля теплогидравлики HS.