Характеристика гидравлической сети - зависимость удельной энергии (напора), необходимой для перемещения жидкости в данной системе, от расхода жидкости в ней.
При движении среды по трубопроводу зависимость потерь давления в трубопроводе от расхода является квадратичной зависимостью:
Δp=R⋅Q^2,
где R - коэффициент, задающий крутизну параболы. Чем больше значение R, тем круче парабола. Назовём R гидравлическим сопротивлением (по аналогии с электрическим сопротивлением). Для определения значения R необходимо найти расчётным или опытным путём потери давления в трубопроводе при каком либо расходе.
Под потерями давления подразумевается снижение значения полного давления, вызванное потерями энергии при движении среды в связи с наличием трения и местными потерями. Нивелирная составляющая (давление, вызванное разницей в высотных положениях входного и выходного сечения трубопровода) не должна входить в Δp. Размерности величин расхода и давлений не важны, главное - не менять выбранные размерности во время дальнейшего расчёта. В нашем случае потери давления будут выражаться в метрах столба жидкости ΔH≡Δp, а расход в м3/ч.
Один раз определив для трубопровода значение R, мы сможем находить значение потерь давления для любого расхода, а так же по потерям давления определять расход. Следует заметить, что значение коэффициента трения при при малых скоростях движения среды зависит от скорости движения среды. В связи с этим, при низких скоростях движения среды, значение R при разных расходах будет отличаться.
Для моделирования характеристики гидравлической сети на языке Python написан класс Pipeline, методы которого позволяют определить значение потерь давления по значению расхода, значение расхода по значению потерь давления и сформировать набор данных для построения характеристики.
Для нахождения значения расхода, при котором характеристика сети пересекается с напорной характеристикой насоса используется функция brentq из библиотеки scipy.optimize.
Более подробно данный вопрос рассмотрен здесь.