本教程展示了如何模拟泵驱动的热液体管道。管道系统包括泵、管道和两个热液储液器。泵产生动力,管道在储层之间输送流体。储层作为管道系统的压力和温度边界条件。注意,“热”指的是固体系统的特性,而“热液”指的是流体系统的特性。
热液管道示意图
储层条件固定在室温,293.15 K,大气压力,0.101325 MPa。外管表面温度固定在275k。管道流体体积最初处于室温,但通过摩擦加热和传导冷却的共同作用,逐渐向新的稳态值移动。管道的热阻是这些对流电阻和传导电阻的结合。
管热电阻
一个管(TL)块模型的对流热阻在内部管道表面和加热由于摩擦在热液体。一个传导传热块模型之间的导热热电阻内外管道表面。
在MATLAB®命令提示符,输入ssc_new
.MATLAB打开Simscape™模型模板。该模板为您提供了一个起点Simscape液体™模型,包括一个Solver Configuration块,一个Simulink-PS转换器块,一个PS-金宝appSimulink转换器块,和一个Scope块,使您能够查看您的模拟结果。在本例中,您将不需要Simulink-PS转金宝app换器模块。
在添加新块时经常保存模型。
在模拟选项卡上,单击库浏览器.在弹出窗口中,选择Simscape>基础库>热的液体>公用事业公司库,并拖动热液设定(TL)块到模型画布。这个块定义了热液体的物理特性,包括它的粘度、导热系数和体积模量。
连接解算器配置和热液设定(TL)块如图所示。的解算器配置块为您的模型提供Simscape求解器设置。每个物理网络需要一个求解器配置块。
打开库浏览器.选择Simscape>基础库>热的液体>元素图书馆,拖两个水库(TL)块到模型画布。储层块为管道模型设定了压力和温度边界条件。
从Simscape>液体>热的液体库,插入这些块。
连接块并验证你的连接在下面的图中。注意,块可以旋转。
港口一个管道(TL)块连接到端口B固定排量泵(TL)块。
港口BPipe (TL)区块的一个连接到Reservoir (TL)区块。这是一个热液体水槽。
港口一个固定排量泵(TL)块与第二个油藏(TL)块、Solver Configuration块和热液设置(TL)块连接。储层块作为热液源。
组件颜色表示它们所代表的物理域:黄色表示热液体,红色表示热,绿色表示机械旋转。泵和管道块是多域块,您可以使用它们连接不同的物理域。
在管(TL)块,设置管长度参数1000
m.这个长度导致了可见的压力损失,这是由于管道壁上的摩擦耗散和传热造成的。
打开库浏览器然后把这些块从Simscape>基础库.
连接块并验证你的连接在下面的图中。注意,块可以旋转。
连接端口B导电传热块的端口HPipe (TL)块的。
连接端口B将受控温度源块发送到端口一个传导传热块。
将PS常量块连接到端口年代受控温源块的。
连接热参考块到端口一个受控温源块的。
在PS常数块参数窗口,设置常数参数275 K
.这是环境温度。
在传导传热块,设置区域参数π* 0.1128 * 1000
米2.这是用液压直径表示的管道表面积,0.1128
米,长度,1000
m。默认的热导率价值是铜,401 W /(可)
.
打开库浏览器并将这些块添加到模型中。
块 | 图书馆 | 目的 |
---|---|---|
质能流量传感器(TL) | Simscape>基础库>热的液体>传感器 | 测量热液域的Through变量并返回物理信号 |
PS-金宝appSimulink转换器 | Simscape>公用事业公司 | 将物理信号转换为Simulink金宝app®信号 |
范围 | 金宝app>汇 | 块模型的信号金宝app |
连接积木并验证你在图中的连接。注意,块可以旋转。
您的Pipe (TL)区块连接到1.5.4节中的储层,为系统提供压力和温度边界条件。现在您将添加一种测量管道流量的方法。断开连接的端口B从Reservoir区块将Pipe (TL)区块连接到端口一个质量和能量流量传感器(TL)块。
连接端口B将质能流量传感器块与储层块进行对比。
连接端口米将质能流量速率传感器(TL)模块转换为PS-Simulink转换器模块。金宝app
连接PS-Simulink转换金宝app器模块到Scope模块。点击范围块并将其命名为“质量流量率范围”。
打开库浏览器并将这些块添加到模型中。您还将使用PS-Simulink Converte金宝appr和Scope块,这些块是在您打开新模型时包含的。
块 | 图书馆 | 目的 |
---|---|---|
压力和温度传感器(TL) | Simscape>基础库>热的液体>传感器 | 测量热液域的跨变量并返回物理信号 |
绝对引用(TL) | Simscape>基础库>热的液体>元素 | 在压力和温度等于零的情况下提供一个控制参考 |
连接积木并验证你在图中的连接。注意,块可以旋转。
从端口创建分支B,并将其连接到端口一个压力和温度传感器(TL)块。
连接端口B从压力和温度传感器(TL)块到绝对参考块。
连接端口T将压力和温度传感器(TL)模块转换为PS-Simulink转换器模块。金宝app
如果PS-Simul金宝appink转换器还没有连接到剩余的Scope块,请将两者连接起来。点击此范围块并将其命名为“温度范围”。
Simscape模型模板为该模型指定了合适的求解器设置。您可以通过打开模拟选项卡并单击运行>运行.一旦模型编译完成,打开质量流量范围。当热液体从静止状态过渡到新的稳态速度时,你的图应该显示出流速的快速变化。
您可以试验其他块设置和输入信号。尝试设置管(TL)块流体惯性参数在
,然后运行您的模型。图中显示了流体动态可压缩性和流体惯性对质量流量图的综合影响。