私は現在、化学工学を勉強しています。卒業論文では、ヒートポートを介して 2 つのパイプを接続することで、過熱器で使用できる加熱パイプをモデル化することになっています。Modelica で正しくコーディングする方法を理解するために多大な努力を払ったにもかかわらず、私のコードはまだ機能せず、かなり必死になっています。
そのため、モデルは基本的に流体の水と過熱蒸気の両方に適用できる必要があり、非定常状態では単相流のみです。熱伝達は対流で起こるはずです。また、このモデルでは摩擦による圧力損失を無視しています。
モデルがどのように機能するかについての私の考えは次のとおりです。私は、MSL の「動的パイプ」のようなモデルを構築しようとしていますが、同じトピックに取り組んでいる学生がコードをすばやく理解できます。そこで、パイプをいくつかのノード n に分割しました。最初のボリュームは入口の状態です。したがって、基本的にその状態は実際にはパイプに属していません。その後、バランス方程式が適用されます。運動量方程式についてはよくわからないので、それらに関する助けをいただければ幸いです。対流熱伝達は、MSL の Thermal.HeatTransfer.Components のモデル「対流」によって定義されます。フロー ソース、壁での固定圧力および固定温度の境界を使用してモデルをテストすると、「DAE インデックスを減らすことができませんでした」というエラーも表示されます。
また、ここに私のコードがあります：
model Pipe_base3
//Import
import Modelica.SIunits.*;
import Modelica.Constants.pi;
replaceable package Medium =
Modelica.Media.Interfaces.PartialTwoPhaseMedium annotation (choicesAllMatching = true);
parameter Integer n=2;
parameter Integer np=1;
// Geometry==================================================================//
parameter Diameter d_pipe = 0.05 "Inner diameter of pipe"
annotation (Dialog(tab="Geometry"));
parameter Length L = 1 "Length of unit"
annotation (Dialog(tab="Geometry"));
parameter Area A_hex = pi * d_pipe * L
"Shell surface of pipe for heat exchange" annotation (Dialog(tab="Geometry"));
parameter Area A_q = (pi/4)*d_pipe^2
annotation (Dialog(tab="Geometry"));
//Initialisation=============================================================//
parameter Medium.Temperature T_start = 403.15 annotation (Dialog(tab="Initialization"));
parameter Medium.SpecificEnthalpy h_start = Medium.specificEnthalpy_pT(p_start, T_start) annotation (Dialog(tab="Initialization"));
parameter AbsolutePressure p_start = Medium.saturationPressure(T_start) annotation (Dialog(tab="Initialization"));
parameter Medium.MassFlowRate m_flow_start = 0.5 annotation (Dialog(tab="Initialization"));
//Temperature, pressure, energy==============================================//
Medium.Temperature T[n+1]( each start=T_start, fixed=false);
Medium.SpecificEnthalpy h[n+1]( each start=h_start, fixed=false);
Medium.AbsolutePressure p[n+1](each start=p_start, fixed=false);
HeatFlowRate Q_flow[n](fixed = false);
Energy U[n](min=0);
Energy KE[n]; //Kinetic Energy
Medium.ThermodynamicState state[n+1];
// Nondimensional Variables + HeatTransfer===================================//
Medium.PrandtlNumber Pr[n](fixed=false);
ReynoldsNumber Re[n](fixed=false);
Real Xi[n];
NusseltNumber Nu[n];
CoefficientOfHeatTransfer alpha[n];
// Thermodynamic properties==================================================//
Medium.SpecificInternalEnergy u[n](fixed=false);
Medium.DynamicViscosity eta[n];
Density rho[n+1];
Medium.SpecificHeatCapacity cp[n];
Medium.ThermalConductivity lambda_fluid[n];
//Segmental properties
Mass ms[n]; //Mass per Segment
MassFlowRate m_flow[n+1]( each start=m_flow_start/np, fixed=false);
Velocity w[n+1](fixed=false);
// Momentum
Force F_p[n];
Momentum I[n];
Force Ib_flow[n];
parameter Boolean init = false;
Modelica.Fluid.Interfaces.FluidPort_a fluidin( redeclare package Medium = Medium, m_flow(start = m_flow_start, min = 0), p(start = p_start))
annotation (Placement(transformation(extent={{-90,-100},{-70,-80}}),
iconTransformation(extent={{-90,-100},{-70,-80}})));
Modelica.Fluid.Interfaces.FluidPort_b fluidout( redeclare package Medium = Medium, m_flow(start = -m_flow_start, max = 0), p(start = p_start), h_outflow(start=h_start))
annotation (Placement(transformation(extent={{70,-100},{90,-80}}),
iconTransformation(extent={{70,-100},{90,-80}})));
Modelica.Thermal.HeatTransfer.Interfaces.HeatPort_a[n] heatport
annotation (Placement(transformation(extent={{-10,60},{10,80}}),
iconTransformation(extent={{-10,60},{10,80}})));
Modelica.Blocks.Interfaces.RealOutput[n] alpha_output annotation (Placement(
transformation(extent={{-100,38},{-140,78}}), iconTransformation(extent={{-100,
38},{-140,78}})));
protected
parameter Volume vn = (A_q * L) / n; //Volume per segment
parameter Real x[n] = linspace((L/n), L, n);
parameter Length length = L/n;
initial equation
for i in 1:(n+1) loop
//h[i] = Medium.specificEnthalpy_pTX(p_start, T_start, {1});
p[i] = p_start;
end for;
equation
//Port equations=============================================================//
fluidout.p = p[n];
//fluidin.p-fluidout.p=p[1]-p[n+1];
fluidout.h_outflow = h[n];
fluidout.m_flow = -m_flow[n+1];
//===========================================================================//
h[1]=inStream(fluidin.h_outflow);
p[1]=fluidin.p;
state[1]=Medium.setState_ph(p[1],h[1]);
T[1]=Medium.temperature(state[1]);
rho[1]=Medium.density(state[1]);
m_flow[1]=fluidin.m_flow/np;
m_flow[1]=A_q*rho[1]*w[1];
for i in 1:(n) loop
// Heatport equations======================================================//
T[i] = heatport[i].T;
Q_flow[i] = heatport[i].Q_flow;
// Momentum Balance =======================================================//
der(I[i]) = Ib_flow[i] - F_p[i];
I[i]=m_flow[i]*length;
Ib_flow[i] = (p[i+1]*w[i+1]*w[i+1] - p[i]*w[i]*w[i])*A_q*np;
F_p[i] = (A_q*p[i+1]-A_q*p[i]);
// Energy Balance=========================================================//
U[i] = ms[i] * u[i];
KE[i] = 0.5*ms[i]*w[i+1]*w[i+1];
der(U[i]+KE[i])=m_flow[i]*(h[i]+0.5*w[i]) - m_flow[i+1]*(h[i+1]+0.5*w[i+1]) + Q_flow[i];
der(rho[i+1])= -((rho[i+1]-rho[i])*w[i+1] + (w[i+1]-w[i])*rho[i+1]); //Konti
ms[i]=vn*rho[i+1];
T[i+1]=Medium.temperature(state[i+1]);
state[i+1] = Medium.setState_ph(p[i+1], h[i+1], 1); //Sets thermodynamic state from which other properties can be determined
u[i] = Medium.specificInternalEnergy(state[i+1]);
cp[i] = Medium.specificHeatCapacityCp(state[i+1]);
rho[i+1] = Medium.density(state[i+1]);
eta[i] = Medium.dynamicViscosity(state[i+1]);
lambda_fluid[i] = Medium.thermalConductivity(state[i+1]);
Re[i] * eta[i] = (rho[i+1] * abs(w[i+1]) * d_pipe);
Pr[i] *lambda_fluid[i] = (eta[i] * cp[i]);
Xi[i] = (1.8 * log10(abs(Re[i])+1) - 1.5)^(-2);
Nu[i] = ((Xi[i]/8)*Re[i]*Pr[i])/(1+12.7*sqrt(Xi[i]/8)*((Pr[i])^(2/3)-1))*(1+(1/3)*(d_pipe/x[i])^(2/3));
Nu[i] = Modelica.Fluid.Pipes.BaseClasses.CharacteristicNumbers.NusseltNumber(alpha[i], d_pipe, lambda_fluid[i]);
alpha_output[i] = alpha[i] * (A_hex/n);
m_flow[i+1] = A_q * w[i+1] * rho[i+1];
// der(p[i]) = - w[i]*der(w[i]) * rho[i];
// 0 = m_flow[i-1] - m_flow[i];
// der(rho[i]) = -((rho[i]-rho[i-1])*w[i] + (v[i]-v[i-1])*rho[i]);
//m_flow[i] = A_q * w[i] * rho[i]; //Calculation of flow velocity
//ms[i] = vn * rho[i]; //Mass per segment
//Calculation of thermodynamic properties for each segment=================//
//Heat Transfer============================================================//
end for;
fluidin.h_outflow = h[1]; //
annotation (Icon(coordinateSystem(preserveAspectRatio=false, extent={{-100,-100},
{100,100}}), graphics={Line(
points={{-80,-80},{-80,94},{-80,100},{0,20},{80,100},{80,-80}},
color={0,0,255},
smooth=Smooth.None), Line(
points={{-60,-60},{-60,-48},{-60,0},{60,0},{60,-60},{48,-40},{72,-40},
{60,-60}},
color={0,0,255},
smooth=Smooth.None)}), __Dymola_selections);
end Pipe_base3;
よろしくお願いします！