2020-06-10
83
1. Резервуар предназначен для хранения некоторого объёма жидкости (газа). Его связи (которых может быть сколько угодно) с Проточными элементами и с Узлами соединения позволяют ему обмениваться жидкостью (газом) с другими резервуарами и системами проводников соответственно.
2. Эластичный резервуар, как и обычный Резервуар, имеет объём и методы его расчёта по втекающим и вытекающим потокам. Однако в данном элементе, помимо этого, заложена модель стенки резервуара (упругая модель). Для этого Эластичный резервуар характеризуется двумя давлениями (внутри и снаружи) и двумя свойствами стенки – ненапряжённым объёмом и жёсткостью, то есть отношением приращения давления к приращению объёма. После расчёта объёма вычисляется соответствующее упругой модели давление внутри резервуара, которое может быть использовано для регуляции потоков через связанные с данным элементом Проточные элементы и Узлы соединения.
3. Пластичный резервуар содержит те же параметры и использует те же модели расчёта объема и давления, что и Эластичный резервуар. Отличие между ними состоит в том, что упругая модель расчёта давления дополнена пластичной, что позволяет моделировать часто встречающееся явление релаксации напряжения в стенке резервуара. С этой целью в Пластичный резервуар добавлен ещё два параметра – характерное время релаксации и равновесный ненапряжённый объём. Если мгновенно увеличить (уменьшить) объём резервуара, то давление в нём сначала резко повысится (понизится), но за время релаксации за счёт постепенного роста (уменьшения) ненапряжённого объёма оно приблизится к своему первоначальному значению. Следовательно, ненапряжённый объём в случае пластичного резервуара рассчитывается им самим, и регулировать его извне не имеет смысла; зато равновесный ненапряжённый объём подлежит обязательной регуляции в зависимости от разности внешнего и внутреннего давлений (именно к нему со временем стремится значение ненапряжённого объёма, поэтому без регуляции не будет релаксации).
|
|
|
4. Точка соединения необходима для формализованного описания системы ветвящихся проводников (см. ниже). Данный элемент содержит всего один параметр – давление в точке, и сам никаких специфических действий над ним не производит. Точку соединения можно связывать с любым количеством элементов типа Проводник и одного из его подтипов (причём направление связи не имеет значения), однако самый обычный способ её использования – постановка на выходе элемента типа Насос, который в таком случае будет рассчитывать давление в точке.
5. Узел соединения расширяет возможности Точки соединения и отличается от неё тем, что самостоятельно рассчитывает своё давление на основе информации о сопротивлениях проводников, с которыми он связан, и о давлениях на их противоположных концах. При этом имеется возможность притока или оттока из узла некоторого количества жидкости (газа), для чего узел соединения содержит второй параметр – втекающий поток.
|
|
|
6. Проточный элемент является простейшим типом, характеризуясь только одним параметром – потоком, то есть объёмом жидкости (газа), протекающей через него в единицу времени. Связывается данный элемент каждым концом с не более чем одним элементом типа Резервуар или одного из его подтипов. Если связь направлена к резервуару, то его объём будет увеличиваться, если от резервуара – уменьшаться (естественно, при условии положительности потока).
7. Проводник является Проточным элементом, обладающим некоторым сопротивлением, которое определяется как коэффициент пропорциональности между разностью давлений на концах проводника и протекающим через него потоком. Соответственно, поток является уже не входным, а выходным параметром по отношению к данному элементу. Этот поток рассчитывается через разность давлений в Точках соединения или Узлах соединения, с которыми он должен быть связан (каждый конец проводника должен иметь ровно одну связь).
8. Градиент обеспечивает заданную разность давлений между Узлом соединения (который должен быть связан со входом данного элемента) и Точкой соединения (с выходом). Он имеет все свойства Проводника (поток и сопротивление), однако расчёт ведёт по той же формуле в обратном направлении, определяя из неё не поток, а давление на выходе (в Точке соединения). Градиент полезен не только в качестве источника (насоса), снабжённого внутренним сопротивлением, но и для постановки краевых условий с заданным потоком на границе.
9. Насос формально расширяет возможности Проводника, но представляет собой гораздо более сложный элемент, предназначенный для описания таких циклически меняющих свои параметры объектов, как желудочек сердца. Основной функцией насоса является расчёт потока и давления на выходе через известное давление на входе и выходное сопротивление. Насос имеет два однотипных набора параметров, относящиеся к двум фазам цикла его работы – активной (сокращение) и пассивной (расслабление). Эти наборы в точности соответствуют двум Эластичным резервуарам (см. ниже), однако некоторых параметров несколько отличается. В частности, ненапряжённый объём в активной фазе соответствует минимальному объёму, объём в пассивной фазе – ударному объёму, а ненапряжённый объём в пассивной фазе – просто объёму. Помимо этих параметров и рассмотренных выше потока и сопротивления, Насос характеризуется частотой (обратным периодом цикла), длительностью активной фазы и максимальным давлением, которое он может развивать при заданном объёме. В связи с тем, что некоторые закономерности работы такого насоса не могут быть описаны точно, но известны по экспериментальным данным, способ расчёта трёх параметров (максимального давления, минимального объёма и объёма в пассивной фазе) не фиксируется, и подлежит обязательному определению на уровне модели. Как и Проводник, Насос может быть связан с Точкой соединения или Узлом соединения, однако связь от Насоса к Узлу лишена смысла, поскольку узел рассчитывает своё давление, а в данном случае это должен делать Насос.
10. Сосуд является сочетанием параметров и функциональных возможностей, присущих двум типам элементов – Проводнику и Резервуару. Новым свойством является то, что сопротивление сосуда как проводника зависит от его диаметра, а значит, и от объёма сосуда как резервуара. С другой стороны, поток через сосуд определяется не только стационарным законом пропорциональности между ним и разностью давлений; при расчёте учитывается и нестационарная поправка к потоку, равная скорости изменения объёма и формально относящаяся не к сосуду, а к связанному с его выходным концом Узлу соединения (параметр втекающий поток). В принципе, систему сосудов можно ввести в схему как систему проводников и резервуаров, связанных узлами, но тогда соотношение между их объёмом и сопротивлением нужно искусственно вводить на уровне модели.
|
|
|
11. Эластичный сосуд сочетает свойства Проводника со свойствами Эластичного резервуара. Зависимость сопротивления и потока от объёма и скорости его изменения точно такая же, как в обычном Сосуде, а зависимость объёма от разности давлений и свойств стенки – такая же, как в Эластичном резервуаре. Отличие в том, что давления на концах сосуда как проводника напрямую определяют давление внутри сосуда как резервуара (оно принимается равным их полусумме).
12. Пластичный сосуд отличается от Эластичного сосуда только тем, что его ненапряжённый объём зависит от времени, если во времени изменяется давление в сосуде (см. Пластичный резервуар).
Обмен веществ
13. Контейнер является основой для всех элементов, способных содержать в себе набор некоторых субстанций (которые далее для определённости называются веществами). Каждое вещество в контейнере характеризуется как своей концентрацией, так и общим количеством (массой) в контейнере. При этом в данном элементе рассчитывается только количество, а концентрация вычисляется лишь в его подтипах. Любой контейнер может быть связан с несколькими элементами типов Носитель и Место конвекции (а также с элементами их подтипов), которые обеспечивают приток или отток веществ от контейнера.
14. Резервуар-контейнер благодаря наличию у него объёма (как у любого резервуара) имеет возможность рассчитать не только количество, но и концентрации веществ в контейнере.
15. Эластичный контейнер является Эластичным резервуаром, способным определять концентрации и массы веществ.
|
|
|
16. Пластичный контейнер сочетает свойства Пластичного резервуара и способность содержать в себе вещества.
17. Носитель обеспечивает отток веществ от Контейнера или его подтипов, поэтому он может иметь не более чем одну связь с контейнером на входе и ни одной связи на выходе. Скорость оттока формализуется с помощью параметра поток вещества каждого из «текущих» по данному элементу веществ, однако никаких расчётов сам Носитель не производит. Если поток вещества отрицателен, Носитель представляет собой источник вещества.
18. Поглотитель реализует простейшую модель расчёта оттока веществ из контейнера за счёт их поглощения, распада или какого-либо иного взаимодействия со средой. В этой модели поток концентрации пропорционален самой концентрации с коэффициентом, равным обратному характерному времени поглощения. Время поглощения для каждого вещества является свойством содержащейся в Поглотителе среды, а не его собственным свойством, поэтому в число параметров оно не входит.
19. Обменник, в отличие от Носителя, может не только служить в качестве источника или стока вещества, но и обеспечивать обмен веществ между двумя Контейнерами. Для этого данный тип элемента и все его подтипы может иметь не только входную, но и выходную связь. Расчёт потока вещества в Обменнике не проводится.
20. Диффузионный обменник содержит в себе модель, согласно которой поток вещества между двумя Контейнерами пропорционален разности концентраций в них и эффективной площади обменника. В таком случае коэффициент этой пропорциональности (скорость диффузии, то есть коэффициент диффузии, отнесённый к эффективной толщине «стенки» обменника) можно считать свойством содержащейся в данном элементе среды, а не его собственным параметром.
Перенос веществ
21. Место с веществом является основой для всех элементов, способных к переносу веществ. Каждое вещество в контейнере характеризуется только своей концентрацией, в то время как подобный данному элемент Контейнер снабжён также количествами веществ, которые зачастую не могут быть определены. Само по себе Место с веществом не может быть связано ни с одним элементом, что позволяет вводить произвольные законы изменения концентрации веществ в нём на уровне модели.
22. Точка с веществом описывается давлением и концентрациями содержащихся в ней веществ, однако в данный элемент не заложены модели их расчёта. Данный элемент может иметь связи с теми же элементами, что и обычная Точка.
23. Узел с веществом обладает всеми свойствами Узла соединения по отношению к расчёту своего давления и к связыванию с другими элементами, но также характеризуется и концентрациями веществ.
24. Место диффузии содержит в себе методы расчёта изменений концентраций содержащихся в нём веществ с помощью модели диффузионного переноса. Для реализации этой модели необходимо знать коэффициенты диффузии и эффективное расстояние между разными Местами диффузии, поэтому данный элемент может быть связан только с Диффузорами. Направление связей не имеет значения, количество их может быть любым. При расчётах предполагается, что соседние (связанные Диффузором) Места диффузии имеют приблизительно одинаковый объём, поэтому в случае невыполнения этого условия необходимо использовать Диффузионные обменники вместо Диффузоров и Контейнеры вместо Мест диффузии.
25. Диффузор, в отличие от сходного с ним Диффузионного обменника, потока вещества в себе не несёт и никаких расчётов производить не умеет. Он предназначен для связывания с Местами диффузии, которые самостоятельно рассчитывают концентрации своих веществ через хранящиеся в диффузорах коэффициенты диффузии (свойства среды, заполняющей Диффузоры) и эффективные длины самих Диффузоров. Под эффективнойдлиной Диффузора понимается среднее геометрическое между его реальной диффузионной длиной и отношением объёма к площади сечения.
Конвективный перенос веществ
26. Место конвекции, как и Место с веществом, содержит в себе набор концентраций веществ. Помимо них, данный элемент характеризуется втекающими потоками концентрации, с помощью которых он (и, главное, его подтипы) может связываться с Контейнерами и вместе с ними рассчитывать конвективный перенос веществ. Возможны также связи с элементами типа Конвектор, но не с элементами его подтипов, поскольку Место конвекции не имеет давление в числе своих параметров.
27. Точка конвекции отличается от Места конвекции наличием давления, благодаря которому все связанные с ней элементы подтипов Конвектора (обладающие сопротивлением) получают возможность рассчитывать свой поток. Этот поток, наряду с размерами конвекторов, Точка конвекции использует при расчёте своих концентраций.
28. Узел конвекции не только содержит давление среди своих параметров, но и рассчитывает его методами Узла соединения. Это накладывает запрет на соединение его входа с Градиентом-конвектором и Насосом-конвектором, которые сами рассчитывают своё выходное давление. Как и Место конвекции или Точка конвекции, данный элемент может быть связан с Контейнерами, однако благодаря наличию у него втекающего потока эти связи получают второе назначение, аналогичное назначению связей между Узлом соединения и Резервуарами.
29. Конвектор представляет собой Проточный элемент, обладающий помимо потока ещё и размером. Используя эти параметры, он способен участвовать в расчёте конвективного переноса веществ, проводимом Местами конвекции, которые должны быть связаны с каждым из его концов.
30. Проводник-конвектор, являясь одновременно Проводником и Конвектором, может участвовать в расчёте не только переноса веществ, но и протекающего через него потока. Поэтому он должен иметь связи не с Местом конвекции, а с Точкой конвекции или с Узлом конвекции.
31. Градиент-конвектор участвует в связях с Точкой конвекции и Узлом конвекции аналогично тому, как обычный Градиент связывается с Точкой соединения и Узлом соединения. По отношению к переносу веществ его роль совпадает с ролью любого конвектора.
32. Насос-конвектор соединяет в себе функциональность Насоса со способностью Конвектора по переносу веществ. Он может иметь точно такие же связи, как и Градиент.
33. Сосуд-конвектор, обладая объёмом (как и любой Сосуд), имеет возможность изменять в зависимости от него свои свойства по отношению к переносу веществ.
34. Эластичный конвектор, по сути, является Сосудом-конвектором с упругой стенкой, и подобно ему участвует в связях с Точками конвекции и (или) Узлами конвекции.
35. Пластичный конвектор имеет все достоинства Эластичного конвектора и плюс к ним обладает более реальными способом описания своих механических характеристик.
Конвективно-диффузионный перенос веществ
36. Место переноса, как и Место с веществом, содержит в себе набор концентраций веществ. Помимо них, данный элемент характеризуется втекающими потоками концентрации, с помощью которых он (и, главное, его подтипы) может связываться с Контейнерами и вместе с ними рассчитывать конвективный перенос веществ. Одновременно с конвективным в Месте переноса происходит диффузионный перенос веществ, если оно связано с элементами типа Переносчик (но не с элементами его подтипов, поскольку данный элемент не имеет давление в числе своих параметров). При этом используются имеющиеся у Переносчика коэффициенты диффузии по отношению к каждому веществу и его длина.
37. Точка переноса отличается от Места переноса наличием давления, благодаря которому все связанные с ней элементы подтипов Переносчика (обладающие сопротивлением) получают возможность рассчитывать свой поток. Этот поток, наряду с размерами переносчиков, Точка переноса использует при расчёте своих концентраций.
38. Узел переноса не только содержит давление среди своих параметров, но и рассчитывает его методами Узла соединения. Это накладывает запрет на соединение его входа с Градиентом-переносчиком и Насосом-переносчиком, которые сами рассчитывают своё выходное давление. Как и Место переноса или Точка переноса, данный элемент может быть связан с Контейнерами, однако благодаря наличию у него втекающего потока эти связи получают второе назначение, аналогичное назначению связей между Узлом соединения и Резервуарами.
39. Переносчик представляет собой Проточный элемент, обладающий помимо потока ещё и размером. Используя эти параметры вместе с имеющимися у него параметрами Диффузора, он способен участвовать в расчёте конвективно-диффузионного переноса веществ, проводимом Местами переноса, которые должны быть связаны с каждым из его концов.
40. Проводник-переносчик, являясь одновременно Проводником и Переносчиком, может участвовать в расчёте не только переноса веществ, но и протекающего через него потока. Поэтому он должен иметь связи не с Местом переноса, а с Точкой переноса или с Узлом переноса.
41. Градиент-переносчик является Градиентом, наделённым способностью к переносу веществ. Он может иметь точно такие же связи, как и любой переносчик, за исключением возможности соединить его выход с Узлом переноса.
42. Насос-переносчик соединяет в себе функциональность Насоса со способностью Переносчика по переносу веществ. Он может иметь точно такие же связи, как и любой переносчик, за исключением возможности соединить его выход с Узлом переноса.
43. Сосуд-переносчик, обладая объёмом (как и любой Сосуд), имеет возможность изменять в зависимости от него свои свойства по отношению к конвективной части переноса веществ.
44. Эластичный переносчик по сути, является Сосудом-переносчиком с упругой стенкой, и подобно ему участвует в связях с Точками переноса и (или) Узлами переноса.
45. Пластичный переносчик имеет все достоинства Эластичного переносчика и плюс к ним обладает более реальными способом описания своих механических характеристик.
Таблица 1
Физический смысл элементов библиотеки
| 1. Элементы, переносящие что-либо | ||||
| Перенос жидкости (газа) | Конвективный перенос веществ | Перенос веществ | ||
| Поток | Проточный элемент | Конвектор | Переносчик | |
| Сопротивление | Проводник | Проводник-конвектор | Проводник-переносчик | |
| Градиент | Градиент | Градиент-конвектор | Градиент-переносчик | |
| Период | Насос | Насос-конвектор | Насос-переносчик | |
| Объём | Сосуд | Сосуд-конвектор | Сосуд-переносчик | |
| Диффузор |
| |||
| 2. Элементы, которые соединяют переносящие элементы | ||||
| Место | Точка | Узел | ||
| Соединение | – | Точка соединения | Узел соединения | |
| Вещество | Место с веществом | Точка с веществом | Узел с веществом | |
| Конвекция | Место конвекции | Точка конвекции | Узел конвекции | |
| Перенос | Место переноса | Точка переноса | Узел переноса | |
| Место диффузии |
| |||
| 3. Элементы, содержащие что-либо | ||||
| Объём | Эластичность | Пластичность | ||
| Резервуар | Резервуар | Эластичный резервуар | Пластичный резервуар | |
| Проводник | Сосуд | Эластичный сосуд | Пластичный сосуд | |
| Конвектор | Сосуд-конвектор | Эластичный конвектор | Пластичный конвектор | |
| Переносчик | Сосуд-переносчик | Эластичный переносчик | Пластичный переносчик | |
| Контейнер | Резервуар-контейнер | Эластичный контейнер | Пластичный контейнер | |
| Контейнер |
| |||
|
| ||||
| 4. Элементы, переносящие вещества между контейнерами | ||||
| Носитель | Поглотитель | Обменник | Диффузионный обменник | |
Примечание. Сосуд-конвектор и сосуд-переносчик указаны в таблице дважды – в разделах 1 и 3.
Таблица 2
Параметры элементов библиотеки
| № | Элемент | Параметры |
| 1 | Резервуар | объём |
| 2 | Эластичный резервуар | объём, ненапряжённый объём, жёсткость, давление изнутри, давление снаружи |
| 3 | Пластичный резервуар | объём, ненапряжённый объём, жёсткость, давление изнутри, давление снаружи, время релаксации, равновесный ненапряжённый объём |
| 4 | Точка соединения | давление |
| 5 | Узел соединения | давление, втекающий поток |
| 6 | Проточный элемент | поток |
| 7 | Проводник | поток, сопротивление |
| 8 | Градиент | поток, сопротивление |
| 9 | Насос | поток, выходное сопротивление, частота, длительность активной фазы, максимальное давление, ударный объём, объём в пассивной фазе, выходная жёсткость, давление в пассивной фазе, давление снаружи в пассивной фазе, объём в активной фазе, минимальный объём в активной фазе, жёсткость насоса, давление в активной фазе, давление снаружи в активной фазе |
| 10 | Сосуд | поток, сопротивление, объём |
| 11 | Эластичный сосуд | поток, сопротивление, объём, ненапряжённый объём, жёсткость, давление изнутри, давление снаружи |
| 12 | Пластичный сосуд | поток, сопротивление, объём, ненапряжённый объём, жёсткость, давление изнутри, давление снаружи, время релаксации, равновесный ненапряжённый объём |
| 13 | Контейнер | концентрации веществ, количества веществ |
| 14 | Резервуар-контейнер | объём, концентрации веществ, количества веществ |
| 15 | Эластичный контейнер | объём, ненапряжённый объём, жёсткость, давление изнутри, давление снаружи, концентрации веществ, количества веществ |
| 16 | Пластичный контейнер | объём, ненапряжённый объём, жёсткость, давление изнутри, давление снаружи, время релаксации, равновесный ненапряжённый объём, концентрации веществ, количества веществ |
| 17 | Носитель | потоки веществ |
| 18 | Поглотитель | потоки веществ, (времена поглощения) |
| 19 | Обменник | потоки веществ |
| 20 | Диффузионный обменник | потоки веществ, эффективная площадь, (скорости диффузии) |
| 21 | Место с веществом | концентрации веществ |
| 22 | Точка с веществом | давление, концентрации веществ |
| 23 | Узел с веществом | давление, втекающий поток, концентрации веществ |
| 24 | Место диффузии | концентрации веществ |
| 25 | Диффузор | эффективная длина, (коэффициенты диффузии) |
| 26 | Место конвекции | концентрации веществ, втекающие потоки веществ |
| 27 | Точка конвекции | давление, концентрации веществ, втекающие потоки веществ |
| 28 | Узел конвекции | давление, втекающий поток, концентрации веществ, втекающие потоки веществ |
| 29 | Конвектор | поток, эффективный размер |
| 30 | Проводник-конвектор | поток, сопротивление, эффективный размер |
| 31 | Градиент-конвектор | поток, сопротивление, эффективный размер |
| 32 | Насос-конвектор | поток, выходное сопротивление, частота, длительность активной фазы, максимальное давление, ударный объём, объём в пассивной фазе, выходная жёсткость, давление в пассивной фазе, давление снаружи в пассивной фазе, объём в активной фазе, минимальный объём в активной фазе, жёсткость насоса, давление в активной фазе, давление снаружи в активной фазе, эффективный размер |
| 33 | Сосуд-конвектор | поток, сопротивление, объём, эффективный размер |
| 34 | Эластичный конвектор | поток, сопротивление, объём, ненапряжённый объём, жёсткость, давление изнутри, давление снаружи, эффективный размер |
| 35 | Пластичный конвектор | поток, сопротивление, объём, ненапряжённый объём, жёсткость, давление изнутри, давление снаружи, время релаксации, равновесный ненапряжённый объём, эффективный размер |
| 36 | Место переноса | концентрации веществ, втекающие потоки веществ, концентрации (копии) веществ |
| 37 | Точка переноса | давление, концентрации веществ, втекающие потоки веществ, концентрации (копии) веществ |
| 38 | Узел переноса | давление, втекающий поток, концентрации веществ, втекающие потоки веществ, концентрации (копии) веществ |
| 39 | Переносчик | поток, эффективный размер, эффективная длина, (коэффициенты диффузии) |
| 40 | Проводник-переносчик | поток, сопротивление, эффективный размер, эффективная длина, (коэффициенты диффузии) |
| 41 | Градиент-переносчик | поток, сопротивление, эффективный размер, эффективная длина, (коэффициенты диффузии) |
| 42 | Насос-переносчик | поток, выходное сопротивление, частота, длительность активной фазы, максимальное давление, ударный объём, объём в пассивной фазе, выходная жёсткость, давление в пассивной фазе, давление снаружи в пассивной фазе, объём в активной фазе, минимальный объём в активной фазе, жёсткость насоса, давление в активной фазе, давление снаружи в активной фазе, эффективный размер, эффективная длина, (коэффициенты диффузии) |
| 43 | Сосуд-переносчик | поток, сопротивление, объём, эффективный размер, эффективная длина, (коэффициенты диффузии) |
| 44 | Эластичный переносчик | поток, сопротивление, объём, ненапряжённый объём, жёсткость, давление изнутри, давление снаружи, эффективный размер, эффективная длина, (коэффициенты диффузии) |
| 45 | Пластичный переносчик | поток, сопротивление, объём, ненапряжённый объём, жёсткость, давление изнутри, давление снаружи, время релаксации, равновесный ненапряжённый объём, эффективный размер, эффективная длина, (коэффициенты диффузии) |
Примечание. Курсивом отмечены параметры, которые можно регулировать имитационными зависимостями или вводить в качестве входных параметров. Параметры насосов и пластичных элементов, выделенные жирным шрифтом, подлежат обязательной регуляции. В скобках указаны свойства сред, заполняющих элементы, а не их параметры.
Таблица 3
Алгоритмы расчёта элементов библиотеки
| № | Элемент | Алгоритм вычислений на одном шаге по времени |
| 1 | Резервуар | (Расчёт связанных элементов.) Изменение объёма на величину  , где  и  – потоки через входные и выходные элементы соответственно
|
| 2 | Эластичный резервуар | (Расчёт объёма V как в резервуаре.) Регуляция ненапряжённого объёма V0, жёсткости E, давления снаружи P0. Расчёт давления изнутри: 
|
| 3 | Пластичный резервуар | (Расчёт объёма V как в резервуаре.) Регуляция времени релаксации T, равновесного ненапряжённого объёма V00. Расчёт ненапряжённого объёма V0 согласно дифференциальному уравнению  . (Расчёт давления изнутри как в эластичном резервуаре.)
|
| 4 | Точка соединения | Регуляция давления |
| 5 | Узел соединения | Регуляция втекающего потока q. Изменение объёма связанного резервуара (если таковой имеется) на величину  . Расчёт давления  , где Ri – сопротивления связанных проводников, Pi – давления на их противоположных концах, Qj – потоки через связанные активные проводники (насосы, градиенты),  – входное сопротивление
|
| 6 | Проточный элемент | Регуляция потока |
| 7 | Проводник | Регуляция сопротивления R. Расчёт потока:  , где P1, P2 – давления во входном и в выходном элементе соответственно
|
| 8 | Градиент | Регуляция потока Q, сопротивления R. Расчёт давления P2 в выходном элементе через давление P1 во входном: 
|
| 9 | Насос | Регуляция частоты f, длительности активной фазы Ts, выходной жёсткости E, жёсткости насоса K, давления снаружи в пассивной фазе P0d, давления снаружи в активной фазе P0S. Регуляция выходного сопротивления или его расчёт по формуле  , где P1 и P2 – давления во входном и в выходном элементе соответственно. Обязательная регуляция объёма в пассивной фазе Vd, затем минимального объёмаVm и максимального давления Pm. Расчёт ударного объёма  ( ,  ), потока  , давления в выходном элементе  , давления в активной фазе  , объёма в активной фазе  .
|
| 10 | Сосуд | Регуляция объёма V. Расчёт сопротивления  , где R0 и V0 – нормальные значения. (Расчёт потока как в проводнике.)
|
| 11 | Эластичный сосуд | Регуляция ненапряжённого объёма V0, жёсткости E, давления снаружи P0. Расчёт давления изнутри  , где P1 и P2 – давления во входном и в выходном элементе соответственно. Расчёт объёма  . (Расчёт сопротивления и потока как в сосуде.)
|
| 12 | Пластичный сосуд | (Расчёт давления изнутри как в эластичном сосуде.) Регуляция времени релаксации T, равновесного ненапряжённого объёма V00. (Расчёт ненапряжённого объёма как в пластичном резервуаре.) (Расчёт объёма как в эластичном сосуде.) |
| 13 | Контейнер | (Расчёт связанных элементов.) Изменение количеств веществ mk на величину  , где  и  – потоки веществ через входные и выходные элементы соответственно. Регуляция концентраций веществ
|
| 14 | Резервуар-контейнер | (Расчёт связанных элементов.) (Расчёт объёма V как в резервуаре.) (Расчёт количеств веществ mk как в контейнере.) Расчёт концентраций веществ 
|
| 15 | Эластичный контейнер | (Расчёт связанных элементов.) (Расчёт объёма как в эластичном резервуаре.) (Расчёт количеств веществ как в контейнере.) (Расчёт концентраций веществ как в резервуаре-контейнере.) |
| 16 | Пластичный контейнер | (Расчёт связанных элементов.) (Расчёт объёма как в пластичном резервуаре.) (Расчёт количеств веществ как в контейнере.) (Расчёт концентраций веществ как в резервуаре-контейнере.) |
| 17 | Носитель | Регуляция потоков веществ. (Расчёт входного элемента.) |
| 18 | Поглотитель | Расчёт потоков веществ  , где mk – количества веществ во входном элементе, tk – времена поглощения веществ средой. (Расчёт входного элемента.)
|
| 19 | Обменник | Регуляция потоков веществ. (Расчёт входного и выходного элементов.) |
| 20 | Диффузионный обменник | Регуляция эффективной площади диффузии. Расчёт потоков веществ  , где Сk и сk – концентрации веществ во входном и входном элементах соответственно, dk – скорости диффузии веществ в среде. (Расчёт входного и выходного элементов.)
|
| 21 | Место с веществом | Регуляция концентраций веществ |
| 22 | Точка с веществом | Регуляция давления, концентраций веществ |
| 23 | Узел с веществом | Регуляция втекающего потока, концентраций веществ. ( Расчёт давления [и объёма связанного резервуара] как в узле соединения.) |
| 24 | Место диффузии | Изменение концентраций веществ ck на величину  , где Li – эффективная длина связанных диффузоров, ci,k – концентрации на их противоположных концах, Di,k – коэффициенты диффузии веществ в средах диффузоров.
|
| 25 | Диффузор | Регуляция эффективной длины |
| 26 | Место конвекции | Регуляция втекающих потоков веществ fk. Изменение количеств веществ в связанном контейнере (если таковой имеется) на величину  . Изменение концентраций веществ  на величину  , где  и – потоки через входные и выходные элементы соответственно,  и  – концентрации веществ на их противоположных концах,  и  – их эффективные размеры,  .
|
| 27 | Точка конвекции | Регуляция давления, втекающих потоков веществ. (Расчёт концентраций веществ [и их количеств в связанном контейнере] как в месте конвекции) |
| 28 | Узел конвекции | Регуляция втекающего потока, втекающих потоков веществ. (Расчёт давления [и объёма связанного резервуара] как в узле соединения.) (Расчёт концентраций веществ [и их количеств в связанном контейнере] как в месте конвекции) |
| 29 | Конвектор | Регуляция потока, эффективного размера |
| 30 | Проводник-конвектор | Регуляция эффективного размера. (Регуляция или расчёт остальных параметров как проводнике.) |
| 31 | Градиент-конвектор | Регуляция эффективного размера. (Регуляция или расчёт остальных параметров как в градиенте.) |
| 32 | Насос-конвектор | Регуляция эффективного размера. (Регуляция или расчёт остальных параметров как в насосе.) |
| 33 | Сосуд-конвектор | Регуляция эффективного размера. (Регуляция или расчёт остальных параметров как в сосуде.) |
| 34 | Эластичный конвектор | Регуляция эффективного размера. (Регуляция или расчёт остальных параметров как в эластичном сосуде.) |
| 35 | Пластичный конвектор | Регуляция эффективного размера. (Регуляция или расчёт остальных параметров как в пластичном сосуде.) |
| 36 | Место переноса | Регуляция втекающих потоков веществ. (Расчёт концентраций веществ [и их количеств в связанном контейнере] как в месте конвекции.) Копирование концентраций. (Расчёт концентраций веществ как в месте диффузии.) Копирование концентраций обратно. |
| 37 | Точка переноса | Регуляция давления, втекающих потоков веществ. (Расчёт концентраций веществ и их копий [и их количеств в связанном контейнере] как в месте переноса.) |
| 38 | Узел переноса | Регуляция втекающего потока, втекающих потоков веществ. (Расчёт давления [и объёма связанного резервуара] как в узле соединения.) (Расчёт концентраций веществ и их копий [и их количеств в связанном контейнере] как в месте переноса.) |
| 39 | Переносчик | Регуляция потока, эффективного размера, эффективной длины. |
| 40 | Проводник-переносчик | Регуляция эффективного размера, эффективной длины. (Регуляция или расчёт остальных параметров как проводнике.) |
| 41 | Градиент-переносчик | Регуляция эффективного размера, эффективной длины. (Регуляция или расчёт остальных параметров как в градиенте.) |
| 42 | Насос-переносчик | Регуляция эффективного размера, эффективной длины. (Регуляция или расчёт остальных параметров как насосе.) |
| 43 | Сосуд-переносчик | Регуляция эффективной длины. (Регуляция или расчёт параметров как сосуде.) Присвоение эффективному размеру значения объёма |
| 44 | Эластичный переносчик | Регуляция эффективной длины. (Регуляция или расчёт параметров как в эластичном сосуде.) Присвоение эффективному размеру значения объёма |
| 45 | Пластичный переносчик | Регуляция эффективной длины. (Регуляция или расчёт параметров как в пластичном сосуде.) Присвоение эффективному размеру значения объёма |
Примечание 1. При моделировании течений сначала рассчитываются элементы с давлениями (точки, узлы), затем – активные проводники (градиенты, насосы), а затем – пассивные проводники (обычные проводники, сосуды). Там, где не указано особо, соседние элементы рассчитываются на том шаге алгоритма, которое соответствует выбранному численному методу.
Примечание 2. Алгоритм расчёта элемента «насос» пояснён в [11]. Этот алгоритм не является таким универсальным, как большинство остальных, однако его реализация без элемента (чисто имитационным путём, через функциональные связи между параметрами) требует несколько десятков объектов с большим числом связей между ними.
Таблица 4
Допустимые связи между элементами библиотеки
| № | Элемент | Элементы для | Число связей | |
| На входе | На выходе | |||
| 1 | Резервуар | 6;5,24 | 0-¥ | 0-¥ |
| 2 | Эластичный резервуар | 6;5,24 | 0-¥ | 0-¥ |
| 3 | Пластичный резервуар | 6;5,24 | 0-¥ | 0-¥ |
| 4 | Точка соединения | 7,10,11,12;8,9 | 0-¥;0-1 | [0-¥] |
| 5 | Узел соединения | 7, 10,11,12;1,2,3 | 0-¥;0-1 | [0-¥;0-1] |
| 6 | Проточный элемент | 1,2,3 | 0-1 | 0-1 |
| 7 | Проводник | 4,5 | 1 | 1 |
| 8 | Градиент | 4,5 | 1 | 1 |
| 9 | Насос | 4,5 | 1 | 1 |
| 10 | Сосуд | 4,5 | 1 | 1 |
| 11 | Эластичный сосуд | 4,5 | 1 | 1 |
| 12 | Пластичный сосуд | 4,5 | 1 | 1 |
| 13 | Контейнер | (6);17,18,19,20; 26,27,28;36,37,38 | 0-¥ | 0-¥ |
| 14 | Резервуар-контейнер | 6;17,18,19,20; 26,27,28;36,37,38 | 0-¥ | 0-¥ |
| 15 | Эластичный контейнер | 6;17,18,19,20; 26,27,28;36,37,38 | 0-¥ | 0-¥ |
| 16 | Пластичный контейнер | 6;17,18,19,20; 26,27,28;36,37,38 | 0-¥ | 0-¥ |
| 17 | Носитель | 13,14,15,16 | 0-1 | 0 |
| 18 | Поглотитель | 13,14,15,16 | 1 | 0 |
| 19 | Обменник | 13,14,15,16 | 0-1 | 0-1 |
| 20 | Диффузионный обменник | 13,14,15,16 | 1 | 1 |
| 21 | Место с веществом | 25,29,39 | 0-¥ | 0-¥ |
| 22 | Точка с веществом | 30,33,34,35;31,32 | 0-¥;0-1 | 0-¥ |
| 23 | Узел с веществом | 30, 33,34,35 | 0-¥ | 0-¥ |
| 24 | Место диффузии | 25 | 0-¥ | 0-¥ |
| 25 | Диффузор | 24,21 | 1 | 1 |
| 26 | Место конвекции | 29;13,14,15,16 | 0-¥;0-1 | 0-¥;0-1 |
| 27 | Точка конвекции | 30,33,34,35;31,32,13,14, 15,16 | 0-¥;0-1 | 0-¥;0-1 |
| 28 | Узел конвекции | 30,33,34,35; 13,14,15,16 | 0-¥;0-1 | 0-¥;0-1 |
| 29 | Конвектор | 26,21 | 1 | 1 |
| 30 | Проводник-конвектор | 27,28;23,24 | 1 | 1 |
| 31 | Градиент-конвектор | 27,28;23,24 | 1 | 1 |
| 32 | Насос-конвектор | 27,28;23,24 | 1 | 1 |
| 33 | Сосуд-конвектор | 27,28;23,24 | 1 | 1 |
| 34 | Эластичный конвектор | 27,28;23,24 | 1 | 1 |
| 35 | Пластичный конвектор | 27,28;23,24 | 1 | 1 |
| 36 | Место переноса | 39;13,14,15,16 | 0-¥;0-1 | 0-¥;0-1 |
| 37 | Точка переноса | 40,43,44,45;41,42,13,14, 15,16 | 0-¥;0-1 | 0-¥;0-1 |
| 38 | Узел переноса | 40,43,44,45; 13,14,15,16 | 0-¥;0-1 | 0-¥;0-1 |
| 39 | Переносчик | 36,21 | 1 | 1 |
| 40 | Проводник-переносчик | 37,38;23,24 | 1 | 1 |
| 41 | Градиент-переносчик | 37,38;23,24 | 1 | 1 |
| 42 | Насос-переносчик | 37,38;23,24 | 1 | 1 |
| 43 | Сосуд-переносчик | 37,38;23,24 | 1 | 1 |
| 44 | Эластичный переносчик | 37,38;23,24 | 1 | 1 |
| 45 | Пластичный переносчик | 37,38;23,24 | 1 | 1 |
