Компенсация небаланса массы в контуре

Алгоритм компенсации небаланса массы в контуре

Описание

Дисбаланс массы возникает по следующим причинам:

дискретизации по пространству;
неточности вычисления производных от свойств теплоносителя;
применения несжимаемой или сжимаемой только в узлах модели.

Анализ и учет дисбаланса массы при выборе шага интегрирования приводит к неоправданным вычислительным затратам (уменьшение шага интегрирования), а также, в ряде случаев, к неустойчивости численной схемы.

В итоге был разработан алгоритм интегральной компенсации небаланса массы для каждой расчетной ячейки контура. Суть алгоритма в следующем:

В уравнения сохранения массы и энергии для ячейки вводится фиктивный расход подпитки G_imb, значение которого является выходом И-регулятора:
Значение фиктивного расхода подпитки вычисляется следующим образом:

где:
- K_imb – коэффициент усиления регулятора, [1/c²]
- M_f² – фильтрованное значение массы теплоносителя в ячейке, рассчитанное из уравнения состояния
- M₁ – масса теплоносителя в ячейке, рассчитанная из уравнения сохранения массы:
Коэффициент усиления регулятора K_imb является общим для всех ячеек контура и задается в Параметры расчета → Тонкие настройки. По умолчанию K_imb = 0, что автоматически отключает механизм компенсации небаланса массы в контуре. Рекомендуемое значение K_imb – [0.01…0.05].
Если в ходе расчета задать любое отрицательное значение K_imb, то произойдет балансировка массы теплоносителя во всех ячейках: