ГПС - Гидравлический дроссель постоянного сечения


`в палитре`	`на схеме`

Блок моделирует течение жидкости через дроссель с постоянной площадью проходного сечения.

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

Режим течения жидкости (зависимость расхода от числа Рейнольдса) учитывается автоматически.

Свойства

Наименование свойства	Единицы	Обозначение
Коэффициент массового расхода дросселя при прямом токе рабочей среды и турбулентном режиме	–	mu_dr_t_prjam
Коэффициент массового расхода дросселя при обратном токе рабочей среды и турбулентном режиме	–	mu_dr_t_obr
Гидравлический диаметр дросселя при прямом токе рабочей среды	м	d_dr_prjam
Гидравлический диаметр дросселя при обратном токе рабочей среды	м	d_dr_obr
Площадь проходного сечения дросселя при прямом токе рабочей среды	м2	F_dr_prjam
Площадь проходного сечения дросселя при обратном токе рабочей среды	м2	F_dr_obr
Критическое число Рейнольдса	–	Re_kr
Рабочая среда	–	liquid_type

Значения свойств «Коэффициент массового расхода дросселя при прямом токе рабочей среды и турбулентном режиме», «Коэффициент массового расхода дросселя при обратном токе рабочей среды и турбулентном режиме» и «Критическое число Рейнольдса» можно задавать, ориентируясь на данные таблицы (Таблица 1) [1, стр. 54, 55, 58].

Таблица 1.
Тип дросселя	Коэффициент расхода при турбулентном режиме	Критическое число Рейнольдса
Диафрагменный с острой кромкой	0,61	40…150
Шлицевой	0,84	340
Шлицевой треугольный радиальный	0,62	615
Шлицевой с окнами сегментной формы	0,71	270
Шлицевой прямоугольный радиальный	0,75	900

Значения свойств «Гидравлический диаметр дросселя при прямом токе рабочей среды» и «Гидравлический диаметр дросселя при обратном токе рабочей среды» задаются в соответствии с данными таблицы (Таблица 2) [2, стр. 234].

Таблица 2.
Форма проходного сечения дросселя	Гидравлический диаметр
Круг диаметром d	d
Квадрат со стороной a	a
Равносторонний треугольник со стороной a	0,58·a
Кольцевой просвет шириной a	2⋅a
Прямоугольник со сторонами a и b:
a/b ≈ 0	2·a
a/b = 0,25	1,6·a
a/b = 0,5	1,3·a

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

Параметры

Наименование параметра	Единицы	Обозначение
Массовый расход рабочей среды	кг/с	_G
Объемный расход рабочей среды	л/мин	_Q
Абсолютное давление рабочей среды на входе дросселя	Па	_p_vh
Абсолютное давление рабочей среды на выходе дросселя	Па	_p_vyh
Плотность жидкости на входе дросселя	кг/м3	_ro_vh
Эффективная площадь проходного сечения дросселя	м2	_F_dr_ef
Коэффициент расхода дросселя	–	_mu_dr
Число Рейнольдса для потока в дросселирующей щели	–	_Re

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 один выходной порт «choke» типа «ГПС гидравлическая связь» и один выходной порт «Wliq» типа «Математическая связь»

Порт «choke» предназначен для связи с блоками, моделирующими дроссели, распределители, клапаны, аккумуляторы, каналы, насосы, граничные условия типа «объемный расход».

Порт «Wliq» используется для выдачи без задержки на шаг интегрирования текущего значения объема жидкости в полости.

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

Модель состоит из следующих зависимостей:

где

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

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

p_ist - абсолютное давление рабочей среды, как сигнал, поступающий на порт «source» блока;

p_pr - абсолютное давление рабочей среды, как сигнал, поступающий на порт «recipient» блока;

G_dr - массовый расход рабочей среды через дроссель;

F_dr^ef - эффективная площадь дросселя;

ρ_vh - плотность рабочей среды на входе дросселя;

p_vh - абсолютное давление на входе дросселя;

p_vyh - абсолютное давление на выходе дросселя;

μ_dr - коэффициент расхода дросселя;

F_dr - площадь проходного сечения дросселя;

f₁ - функция, определяющая зависимость плотности рабочей среды от ее абсолютного давления и температуры;

T_vh - температура рабочей среды на входе дросселя;

μ_dr.t - коэффициент расхода дросселя при турбулентном режиме течения;

Re_dr - число Рейнольдса для потока в дросселе;

Re_kr - критическое число Рейнольдса для потока в дросселе;

F_dr^pr - площадь проходного сечения дросселя при прямом токе рабочей среды;

F_dr^obr - площадь проходного сечения дросселя при обратном токе рабочей среды;

T_ist - температура рабочей среды, как сигнал, поступающий на порт «source» блока;

T_pr - температура рабочей среды, как сигнал, поступающий на порт «recipient» блока;

μ_dr.t^pr - коэффициент расхода дросселя при турбулентном режиме и прямом токе рабочей среды;

μ_dr.t^obr - коэффициент расхода дросселя при турбулентном режиме и обратном токе рабочей среды;

v_vh - коэффициент кинематической вязкости рабочей среды на входе дросселя;

d_dr - гидравлический диаметр дросселя;

f₂ - функция, определяющая зависимость коэффициента кинематической вязкости рабочей среды от ее абсолютного давления и температуры;

d_dr^pr - гидравлический диаметр дросселя при прямом токе рабочей среды;

d_dr^obr - гидравлический диаметр дросселя при обратном токе рабочей среды.

Объемный расход рабочей среды, являющийся одним из параметров блока, вычисляется по зависимости:

Способ описания зависимости коэффициента расхода дросселя от числа Рейнольдса с помощью уравнения (*) заимствован из работы [1, стр. 49].

Литература

Данилов Ю.А. Аппаратура объемных гидроприводов: рабочие процессы и характеристики / Ю.А. Данилов, Ю.Л. Кирилловский, Ю.Г. Колпаков. – М.: Машиностроение, 1990. – 272 с.
Альтшуль А.Д. Примеры расчетов по гидравлике: учебное пособие для вузов / А.Д. Альтшуль, В.И. Калицун, Ф.Г. Майрановский, П.П. Пальгунов; под ред. А.Д. Альтшуля. – Москва: Стройиздат, 1977. – 255 с.