 |
 |
|
| палитра | схема |
Описание
Блок реализует модель узла (контрольного объема) типа "граничное условие по давлению" и, частично, энтальпии, с постоянными геометрическими характеристиками.
Позволяет моделировать некоторую граничную область контура с объёмом V, являющуюся внешней (смежной) системой или окружающей средой по отношению к моделируемому контуру. Таким образом, объем V граничного узла как бы подсоединён и к моделируемому контуру (размещенными на схеме гидравлическими связями), и к внешнему "резервуару" теплоносителя неограниченной массы и постоянного давления и энтальпии. Это символизирует оранжевый шестиугольник на расчетной схеме. Он является "биркой", не является расчетным блоком и отображает давление и энтальпию (температуру), заданные в граничном узле.
Подключение граничного узла к контуру происходит аналогично подключению внутреннего узла:
Рисунок 1. Вариант использования граничного узла
При этом узел будет «держать» давление в данной точке расчетной схемы. В процессе расчета допустимо задавать новые значения давления в граничном узле, либо задавать его через сигнал проекта, меняя значение сигнала. Желательно не допускать сильных скачков давления в граничном узле, для устойчивости расчетной схемы.
Оранжевый шестиугольник является дочерним нерасчетным блоком, который только отображает значения свойств P и T (или H, если определяющий параметр - энтальпия), заданные в граничном узле. При необходимости он может быть удалён со схемы, и это не повлияет на расчет.
Свойства и параметры блока примерно аналогичны свойствам и параметрам внутреннего узла.
Комбинацией граничного узла (задающего давление) и подпитки можно организовывать соединение нескольких автономных теплогидравлических моделей (каждая из которых является отдельным проектом) в единую расчетную модель, передавая значения параметров теплоносителя из одной модели в другую через базу сигналов:
Рисунок 2. Интеграция двух схем в одну модель, схема А
Рисунок 3. Интеграция двух схем в одну модель, схема Б
Расход, вычисленный между каналом и граничным узлом в схеме А, на каждом шаге передается и записывается в блок подпитки схемы Б. Давление, вычисленное во внутреннем узле схемы Б, передается и записывается в граничный узел схемы А. Передача энтальпии – зависит от направления расхода: в прямом направлении (теплоноситель перетекает из схемы А в схему Б) значение энтальпии граничного узла передается в подпитку; в обратном направлении значение энтальпии внутреннего узла Б передается в граничный узел А. Передача значений организовывается блоками типа «точка контроля» P,H для узлов и G для канала в схеме А и механизмом глобальных сигналов базы данных.
Свойства
| Название | Имя | Описание |
| Давление, Па | P | Давление, которое будет присвоено давлению в узле в начале расчета, на этапе инициализации, и которое не будет изменяться (перевычисляться) в граничном узле. В процессе расчета может быть задано новое значение давления - вручную или по какой-либо формуле. |
| Энтальпия, Дж/кг | H | Величина энтальпии, которая будет присвоена энтальпии теплоносителя в узле в начале расчета. Если определяющий параметр DefineParam установлен в значение Температура, свойство не учитывается, и начальное значение для энтальпии будет подобрано по температуре T (при заданном давлении P). |
| Температура, °С | T | Величина температуры, которая будет присвоена температуре теплоносителя в узле в начале расчета. Если определяющий параметр DefineParam установлен в значение Энтальпия, свойство не учитывается, а начальная температура будет вычислена по энтальпии H (при заданном давлении P). |
| Определяющее свойство, по которому вычислять энтальпию | DefineParam | Определяет способ, по которому будет вычислена энтальпия в узле - либо по указанной пользователем энтальпии H, либо энтальпия будет подобрана таким образом, чтобы температура теплоносителя в узле была равна указанной пользователем температуре T. Вычисления производятся при указанном давлении по таблицам (или формулам) свойств теплоносителя. |
| Объем узла, м³ | V | Объём узла. Константа. Объем теплоносителя бесконечного резервуара неограничен, т.е. через граничный узел в контур может поступить неограниченное количество теплоносителя. |
| Гидравлический диаметр, м | Dg | Гидравлический диаметр граничного узла. |
| Проходное сечение, м² | S | Проходное сечение граничного узла. |
| Высотная отметка, м | Z | Высотная отметка. Используется для расчета величины нивелирного напора. |
| Теплоноситель | coolant | Тип теплоносителя в узле. В пределах одного гидравлически связного контура должен быть установлен один и тот же теплоноситель. Допустимо указать его в каком-либо одном узле контура. Если он не выбран ни в одном из узлов контура, используется теплоноситель по-умолчанию (вода). |
| Объемное энерговыделение, Вт/м³ | qv | Объемное энерговыделение - источниковый член в уравнении сохранения энергии. В основном используется при моделировании ядерной техники. Может быть отрицательным (например, при моделировании теплообменника с учетом теплоотдачи излучением), или еще в каких-то ситуациях. Как правило, в граничных узлах это свойство равно нулю почти всегда. |
| Концентрация пассивных примесей, кг/кг | C_passive_tracer | Величина концентрации пассивных примесей в узле (и в подсоединенном резервуаре бесконечного объема). Размерность вектора должна быть одинаковой во всех контрольных объемах связного гидравлического контура (у всех узлов, элементов каналов, узлов баков и граничных узлов). |
| Характеристика жёсткости стенок узла dV/dP, м³/Па | dVdP | Жёсткость стенок, используется при моделировании трубопроводов с учетом упругих деформаций стенок (см. параметр "Учитывать жёсткость стенок каналов и узлов dS/dP?" is_dSdP в параметрах проекта). |
Свойство блока DefineParam определяет, по какому из двух (H или T) свойств будут определены начальные параметры теплоносителя в пределах объема узла V. Давление граничного узла задается свойством P.
Объем узла является постоянной величиной в процессе моделирования. Характеристика жёсткости стенок узла dVdP учитывается только если она ненулевая, и если в параметрах расчета включена опция «Учитывать жёсткость стенок каналов и узлов dS/dP?». Свойство dVdP является экспериментальным.
В процессе расчета на каждом шаге для узла вычисляются параметры теплоносителя: _p=P, _h, _t, _v и _rho=1/_v. Расходы по веткам показывают входящие (или исходящие) расходы по подключенным к узлу каналам, расход подпитки в узел _gp – отображает сумму всех входящих и выходящих расходов, с учетом блока типа HS – Подпитка (при его наличии, конечно). В стационарных процессах _gp стремится к нулю.
Параметр _c_passive_tracer отображает вектор с текущими концентрациями пассивных примесей в узле. Модель пассивных примесей является моделью переноса произвольных примесей по контуру, без учета влияния примесей на теплофизические свойства теплоновителя.
Параметры
| Название | Имя | Описание |
| Давление, Па | _p | Текущее давление в узле. Для граничного узла этот параметр всегда равен заданному свойству P. |
| Энтальпия, Дж/кг | _h | Текущая энтальпия теплоносителя в узле. Если из узла только вытекает теплоноситель, то энтальпия будет равна заданной. |
| Температура, °С | _t | Текущая температура теплоносителя в узле. |
| Удельный объём, м³/кг | _v | Текущий удельный объём теплоносителя в узле. |
| Плотность, кг/м³ | _rho | Текущая плотность теплоносителя в узле. |
| Расходы по веткам, кг/с | _g | Расходы по входящим и выходящим гидравлическим связям узла. То есть расходы, поступающие в узел из подключенных каналов и уходящие из узла в подключенные каналы. |
| Расход подпитки в узел, кг/с | _gp | Суммарный расход, входящий в узел. |
| Концентрации пассивных примесей, кг/кг | _c_passive_tracer | Текущие концентрации пассивных примесей в узле. |
| Масса теплоносителя, кг | _m | Масса теплоносителя в пределах объема узла (параметр численно равен V/_rho). |
| Номер связного контура, к которому принадлежит узел | _n_cont | Константа, используется для отладки сложных схем. Например, для поиска всех узлов, принадлежащих одному и тому же контуру. Номер присваивается узлу при инициализации схемы автоматическим алгоритмом анализа топологии схемы и сортировки блоков. |
Блок может быть соединен посредством гидравлических связей со следующими блоками:
Математическая модель
Граничный узел позволяет "фиксировать" давление в какой-либо части контура, чем можно пользоваться при отладке больших схем, набирая их по частям. С каждым граничным узлом может быть связано произвольное количество каналов. В граничном узле решается уравнение сохранения массы и энергии теплоносителя при постоянном давлении P(t) = P, а также уравнение сохранения массы пассивной примеси.
Уравнение сохранения массы для внутреннего узла выглядит следующим образом:
