Граничный узел

Описание

Блок позволяет реализовать модель узла (контрольного объема) типа "Граничное условие по давлению" и, частично, энтальпии, с постоянными геометрическими характеристиками.

Позволяет моделировать некоторую граничную область контура с объемом V, являющуюся внешней (смежной) системой или окружающей средой по отношению к моделируемому контуру. Таким образом, объем V граничного узла подсоединен к моделируемому контуру с помощью гидравлической связи и к внешнему "Резервуару" теплоносителя неограниченной массы, постоянного давления и энтальпии. Оранжевый шестиугольник является "Биркой", не является расчетным блоком и отображает давление и энтальпию (температуру), заданные в граничном узле.

Расход в каждом участке контура формируется под действием разности давлений, поэтому в зависимости от давления на противоположном конце канала (каналов), подключенного к граничному узлу, теплоноситель может как "вытекать" из граничного узла в канал, так и "втекать" из канала в граничный узел. При этом, вытекающий (из граничного узла в контур) теплоноситель будет обладать давлением, заданным в свойствах граничного узла, и текущей температурой теплоносителя в пределах объема V граничного узла. Втекающий же в граничный узел теплоноситель будет изменять энтальпию теплоносителя в пределах его объема (как это происходит и во внутренних узлах расчетной схемы). Если в процессе моделирования энтальпия (или температура) теплоносителя в граничном узле выросла или уменьшилась относительно заданной в свойствах блока энтальпии (температуры), то при истечении из узла в контур теплоноситель будет приходить с измененной энтальпией (температурой), а в узел из бесконечного резервуара будет приходить теплоноситель с заданной энтальпией (температурой), устремляя энтальпию в узле к заданной (по мере перемешивания). Таким образом, корректно говорить про граничный узел как про "Граничное условие типа давление", поскольку давление в граничном узле постоянно и не вычисляется. Энтальпия (температура) является переменной состояния для граничного узла и в общем случае, не равна заданной энтальпии в свойствах блока.

Подключение граничного узла к контуру происходит аналогично подключению внутреннего узла (Рисунок 1):

В данном примере блок "Граничный узел" будет удерживать заданное давление в данной точке расчетной схемы. В процессе расчета допустимо задание новых значений давления в граничном узле, либо задание давления через сигнал проекта, путем изменения значения сигнала. Следует избегать сильных изменений давления в граничном узле для устойчивости расчетной схемы.

Оранжевый шестиугольник является дочерним не расчетным блоком, который отображает значения свойств P и T (или H, если определяющий параметр - энтальпия), заданные в граничном узле. При необходимости он может быть удален со схемы и это не повлияет на расчет.

Прим.:

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 (Рисунок 2) в другую (Рисунок 3) через базу сигналов:

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.

Совместимые блоки

Математическая модель

Граничный узел позволяет фиксировать давление в какой-либо части контура, что можно использовать при отладке больших схем. 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:

Входные порты

Блок не имеет входных портов.

Выходные порты

Блок не имеет выходных портов.

Ненаправленные порты

Свойства

Параметры

Примеры