热液管道建模- MATLAB & Simulink - 卡塔尔世界杯8强比赛直播

模拟一个热液管道

本教程展示了如何建模一个泵驱动的热液体管道。该管道系统包括泵、管道和两个热液储液器。泵产生动力，管道在储层之间输送液体。储层作为管道系统的压力和温度边界条件。注意，“热”指的是固体体系的性质，而“热液”指的是流体体系的性质。

热液管路示意图

储层条件固定在室温，293.15 K，大气压，0.101325 MPa。外管表面温度固定在275 K。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综合作用，逐渐转向一个新的稳态值。管道的热阻是这些对流电阻和导电电阻的组合。

管热电阻

墙体热阻的复合

一个管(TL)块模拟了管内表面的对流热阻和热液中由于摩擦而产生的加热。一个传导传热块模型内部和外部管道表面之间的传导热阻。

在MATLAB^®命令提示符,输入ssc_new．MATLAB打开Simscape™模型模板。此模板为您的Simscape液体™模型，包括一个求解器配置块、一个Simulink-PS转换器块、一个PS-Simulink转换器块和一个Scope块，它使您能够查看模拟的结果。在本例中不需要Simulink-PS Converter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置(TL)块到模型画布。该块定义了热液的物理性质，包括其粘度、导热系数和体积模量。
连接解算器配置而且热液设置(TL)如图所示。的解算器配置block为您的模型提供Simscape求解器设置。每个物理网络都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。储层区块为管道模型设置了压力和温度边界条件。

从Simscape>液体>热的液体库，插入这些块。

块	图书馆	目的
管(TL)	管道及配件	储层之间的热液管道
定量泵(TL)	泵与电机	发电来源

连接块，并在下图中验证您的连接。注意，块可以旋转。
1. 港口一个的Pipe (TL)块连接到端口B固定排量泵(TL)块。
2. 港口B管道(TL)块连接到一个储层(TL)块。这是一个热液槽。
3. 港口一个固定容积泵(TL)块连接到第二储液器(TL)块、求解器配置块和热液设置(TL)块。储层块作为热液源。
组件的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1000m.这个长度导致可观察到的压力损失，这是由于管壁摩擦造成的散热和传热。

打开库浏览器然后插入这些块Simscape>基础库．

连接块，并在下图中验证您的连接。注意，块可以旋转。
1. 连接端口B的传导传热块到端口H的Pipe (TL)块。
2. 连接端口B控制温度源块的端口一个的传导传热块。
3. 将PS Constant块连接到端口年代的受控温度源块。
4. 将热参考块连接到端口一个的受控温度源块。
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．这是用水力直径表示的管道表面积，0.1128米,长度,1000m。默认的热导率价值在于铜，401 W /(可)．

打开库浏览器然后插入这些块Simscape基础库．

连接块，并在图中验证连接。注意，块可以旋转。
1. 连接端口R固定容积泵(TL)块，代表旋转泵轴，到端口R理想扭矩源块。
2. 连接端口C理想扭矩源块，代表泵壳体，到端口C固定容积泵(TL)块和机械转动参考块的结构。
3. 连接端口年代理想力矩源块到PS恒定块。
在PS常数“块参数”窗口设置常数参数50 N * m．

打开库浏览器并将这些块添加到模型中。

连接块，并在图中验证连接。注意，块可以旋转。
1. TL块与1.5.4节中的储层连接，为系统提供了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的TL块，并将其连接到端口一个质量和能量流率传感器(TL)块。
2. 连接端口B的质量与能量流量传感器块到水库块。
3. 连接端口米质量和能量流率传感器(TL)块到PS-Simulink转换器块。
4. 将PS-Simulink Converter块连接到Scope块。单击Scope块并将其命名为“Mass Flow Rate Scope”。

打开库浏览器并将这些块添加到模型中。您还将使用打开新模型时包含的PS-Simulink Converter和Scope块。

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一个物理信号
绝对引用(TL)	Simscape>基础库>热的液体>元素	提供压力和温度等于零的控制参考

连接块，并在图中验证连接。注意，块可以旋转。
1. 从端口创建一个分支B的质量&能量流量传感器(TL)块，并将其连接到端口一个压力和温度传感器(TL)块。
2. 连接端口B的压力和温度传感器(TL)块到绝对参考块。
3. 连接端口T的压力和温度传感器(TL)块到PS-Simulink转换器块。
4. 如果PS-Simulink Converter尚未连接到剩余的Scope块，则连接这两个。单击此Scope块并将其命名为“Temperature Scope”。

Simscape模型模板为该模型指定了合适的求解器设置。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，你的图应该显示流速的快速变化。

你可以尝试其他块设置和输入信号。尝试设置管(TL)块流体惯性参数在，然后运行模型。该图显示了流体动力压缩性和流体惯性对质量流速图的综合影响。