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: Примеры соединения блока с другими блоками библиотеки «ГПС»



Математическая модель

Модель состоит из следующих зависимостей:




























где

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

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

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

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

Gdr - массовый расход рабочей среды через дроссель;

Fdref - эффективная площадь дросселя;

ρvh - плотность рабочей среды на входе дросселя;

pvh - абсолютное давление на входе дросселя;

pvyh - абсолютное давление на выходе дросселя;

μdr - коэффициент расхода дросселя;

Fdr - площадь проходного сечения дросселя;

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

Tvh - температура рабочей среды на входе дросселя;

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

Redr - число Рейнольдса для потока в дросселе;

Rekr - критическое число Рейнольдса для потока в дросселе;

Fdrpr - площадь проходного сечения дросселя при прямом токе рабочей среды;

Fdrobr - площадь проходного сечения дросселя при обратном токе рабочей среды;

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

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

μdr.tpr - коэффициент расхода дросселя при турбулентном режиме и прямом токе рабочей среды;

μdr.tobr - коэффициент расхода дросселя при турбулентном режиме и обратном токе рабочей среды;

vvh - коэффициент кинематической вязкости рабочей среды на входе дросселя;

ddr - гидравлический диаметр дросселя;

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

ddrpr - гидравлический диаметр дросселя при прямом токе рабочей среды;

ddrobr - 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

  1. Данилов Ю.А. Аппаратура объемных гидроприводов: рабочие процессы и характеристики / Ю.А. Данилов, Ю.Л. Кирилловский, Ю.Г. Колпаков. – М.: Машиностроение, 1990. – 272 с.
  2. 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.