Турбина
Турбина для повышенных механизмов
Описание
Блок Turbine использует сохранение массы и энергии вычислить уровни массового и теплового потока для турбин или с зафиксированной или с изменяемой геометрией. Можно сконфигурировать блок с wastegate клапаном, чтобы обойти турбину. Блок использует двухсторонние порты, чтобы соединиться с входным отверстием и объемами управления выходом и карданным валом. Можно задать интерполяционные таблицы, чтобы вычислить массовую скорость потока жидкости и турбинную эффективность. Как правило, турбинные производители обеспечивают массовую скорость потока жидкости и таблицы эффективности как функция исправленного отношения скорости и давления. Блок не поддерживает противоположный массовый поток.
Если у вас есть Model-Based Calibration Toolbox™, нажмите Calibrate Performance Maps, чтобы фактически калибровать массовую скорость потока жидкости и турбинные интерполяционные таблицы эффективности с помощью результатов измерений.
Масса вытекает из входного объема управления к объему управления выходом.
Блок Turbine реализует уравнения, чтобы смоделировать производительность, wastegate поток и объединенный поток.
Виртуальная калибровка
Если у вас есть Model-Based Calibration Toolbox, нажмите Calibrate Performance Maps, чтобы фактически калибровать исправленную массовую скорость потока жидкости и турбинные интерполяционные таблицы эффективности с помощью результатов измерений. Диалоговое окно продвигается через эти задачи.
Задача | Описание |
---|
Импортируйте турбинные данные | Импортируйте эти турбинные данные из файла. Для получения дополнительной информации смотрите Используя Данные (Model-Based Calibration Toolbox).
Turbine type | Данные |
---|
Fixed geometry |
Отношение давления, безразмерное Скорость, rad/s Эффективность, безразмерная Исправленная массовая скорость потока жидкости, kg/s
| Variable geometry |
Отношение давления, безразмерное Скорость, rad/s Установите в стойку положение, безразмерное Эффективность, безразмерная Исправленная массовая скорость потока жидкости, kg/s
Включайте данные для нескольких тестовых точек в каждой рабочей точке положения стойки. |
Model-Based Calibration Toolbox ограничивает значения точки останова отношения скорости и давления максимальными значениями в файле. Чтобы отфильтровать или отредактировать данные, выберите Edit in Application. Редактор Данных о Model-Based Calibration Toolbox открывается. |
Сгенерируйте модели ответа | Model-Based Calibration Toolbox соответствует импортированным данным и генерирует модели ответа. Turbine type | Описание |
---|
Fixed geometry |
Данные | Модель ответа |
---|
Исправленная массовая скорость потока жидкости | Турбина квадратного корня течет модель, описанная в Моделировании и Управлении Механизмов и Drivelines2 | Эффективность | Модель Blade speed ratio (BSR) описана в Моделировании и Управлении Механизмов и Drivelines2 |
| Variable geometry | Model-Based Calibration Toolbox использует детальный план тестирования, чтобы соответствовать данным. Для каждого положения стойки блок использует эти модели ответа, чтобы соответствовать исправленной массовой скорости потока жидкости и данным об эффективности.
Данные | Модель ответа |
---|
Исправленная массовая скорость потока жидкости | Турбина квадратного корня течет модель, описанная в Моделировании и Управлении Механизмов и Drivelines2 | Эффективность | Модель Blade speed ratio (BSR) описана в Моделировании и Управлении Механизмов и Drivelines2 |
|
Чтобы оценить или настроить подгонку модели ответа, выберите Edit in Application. Model Browser Model-Based Calibration Toolbox открывается. Для получения дополнительной информации смотрите Образцовую Оценку (Model-Based Calibration Toolbox). |
Сгенерируйте калибровку | Model-Based Calibration Toolbox калибрует модель ответа и генерирует калиброванные таблицы. Turbine type | Описание |
---|
Fixed geometry | Model-Based Calibration Toolbox использует модели ответа для исправленной массовой скорости потока жидкости и таблицы эффективности. | Variable geometry | Model-Based Calibration Toolbox заполняет исправленную массовую скорость потока жидкости и таблицы эффективности для каждого положения стойки. Model-Based Calibration Toolbox затем комбинирует стойку позиционно-зависимые таблицы в 3D интерполяционные таблицы для исправленной массовой скорости потока жидкости и эффективности. |
Чтобы оценить или настроить калибровку, выберите Edit in Application. Model-Based Calibration Toolbox Браузер CAGE открывается. Для получения дополнительной информации см. Калибровочные Таблицы (Model-Based Calibration Toolbox). |
Обновите параметры блоков | Обновите они исправили массовую скорость потока жидкости и параметры эффективности с калибровкой.
Turbine type | Параметры |
---|
Fixed geometry |
Corrected mass flow rate table, mdot_corrfx_tbl Efficiency table, eta_turbfx_tbl Corrected speed breakpoints, w_corrfx_bpts1 Pressure ratio breakpoints, Pr_fx_bpts2
| Variable geometry |
Corrected mass flow rate table, mdot_corrvr_tbl Efficiency table, eta_turbvr_tbl Corrected speed breakpoints, w_corrvr_bpts2 Pressure ratio breakpoints, Pr_vr_bpts2 Rack breakpoints, L_rack_bpts3
|
|
Термодинамика
Блок использует эти уравнения, чтобы смоделировать термодинамику.
Вычисление | Уравнения |
---|
Передайте массовый поток |
|
Первый закон термодинамики |
|
Изэнтропическая эффективность |
|
Изэнтропическая выходная температура, принимая идеальный газ и постоянные удельные теплоемкости |
|
Отношение удельной теплоемкости |
|
Выходная температура |
|
Тепловые потоки |
|
Крутящий момент карданного вала | |
Уравнения используют эти переменные.
, | Вставьте контролируют общее давление объема |
, | Вставьте контролируют общую температуру объема |
, | Вставьте общее количество объема управления определенная энтальпия |
, | Выход контролирует общее давление объема |
| Выход контролирует общую температуру объема |
| Общее количество объема управления выходом определенная энтальпия |
| Степень карданного вала |
| Температура, выходящая из турбины |
| Общее количество выхода определенная энтальпия |
| Турбинная скорость потока жидкости массы |
| Турбина вставила уровень теплового потока |
| Турбинный уровень теплового потока выхода |
| Турбина изэнтропическая эффективность |
| Изэнтропическая общая температура выхода |
| Изэнтропическое общее количество выхода определенная энтальпия |
| Идеальная газовая константа |
| Удельная теплоемкость в постоянном давлении |
| Отношение удельной теплоемкости |
| Крутящий момент карданного вала |
Интерполяционные таблицы производительности
Блок реализует интерполяционные таблицы на основе этих уравнений.
Вычисление | Уравнение |
---|
Исправленная массовая скорость потока жидкости |
|
Исправленная скорость |
|
Коэффициент расширения давления | |
Интерполяционная таблица эффективности | Фиксированная геометрия (3-D таблица) | |
Изменяемая геометрия (3-D таблица) | |
Исправленная массовая интерполяционная таблица потока | Фиксированная геометрия (3-D таблица) | |
Изменяемая геометрия (3-D таблица) | |
Уравнения используют эти переменные.
| Вставьте контролируют общее давление объема |
| Коэффициент расширения давления |
| Выход контролирует общее давление объема |
| Давление ссылки интерполяционной таблицы |
| Вставьте контролируют общую температуру объема |
| Температура ссылки интерполяционной таблицы |
| Турбинная скорость потока жидкости массы |
| Скорость карданного вала |
| Исправленная скорость карданного вала |
| Турбина изменяемой геометрии устанавливает положение в стойку |
| Эффективность 3-D интерполяционная таблица для фиксированной геометрии |
| Исправленная массовая скорость потока жидкости 3-D интерполяционная таблица для фиксированной геометрии |
| Эффективность 3-D интерполяционная таблица для изменяемой геометрии |
| Исправленная массовая скорость потока жидкости 3-D интерполяционная таблица для изменяемой геометрии |
Wastegate
Чтобы вычислить тепло wastegate и массовые скорости потока жидкости, блок Turbine использует блок Flow Restriction. Блок Flow Restriction использует область потока wastegate.
Уравнение использует эти переменные.
| Команда процента области клапана Wastegate |
| Область клапана Wastegate |
| Область клапана Wastegate, когда полностью открытый |
Объединенный поток
Чтобы представлять поток через wastegate клапан и турбину, блок использует эти уравнения.
Вычисление | Уравнения |
---|
Блоки, не сконфигурированные с wastegate клапаном |
|
Общая массовая скорость потока жидкости |
|
Общий уровень теплового потока |
|
Объединенная температура, выходящая из wastegate клапана и турбины |
|
Уравнения используют эти переменные.
| Общая массовая скорость потока жидкости через wastegate клапан и турбину |
| Турбинная скорость потока жидкости массы |
| Массовая скорость потока жидкости через wastegate клапан |
| Общий входной уровень теплового потока |
| Общий уровень теплового потока выхода |
| Турбина вставила уровень теплового потока |
| Турбинный уровень теплового потока выхода |
| Уровень теплового потока клапана Wastegate |
| Температура, выходящая из турбины |
| Общая температура, выходящая из блока |
| Температура, выходящая из wastegate клапана |
| Массовый порог скорости потока жидкости, чтобы предотвратить деление на нуль |
| Удельная теплоемкость в постоянном давлении |
Учет степени
Для учета степени блок реализует эти уравнения.
Сигнал шины | Описание | Уравнения |
---|
PwrInfo
|
PwrTrnsfrd — Степень передается между блоками
| PwrDriveshft | Степень передается от вала |
|
PwrHeatFlwIn
| Уровень теплового потока в порте A |
|
PwrHeatFlwOut | Уровень теплового потока в порте B | |
PwrNotTrnsfrd — Степень, пересекающая контур блока, но не переданный
| PwrLoss | Потери мощности |
|
PwrStored — Сохраненный тариф на энергоносители изменения
| Не используемый |
Уравнения используют эти переменные.
| Степень карданного вала |
| Общий уровень теплового потока выхода |
| Общий входной уровень теплового потока |
Порты
Входной параметр
развернуть все
Ds
Скорость карданного вала
двухсторонний порт коннектора
ShaftSpd
— Сигнал, содержащий карданный вал угловая скорость, , в rad/s.
A
Вставьте давление, температуру, энтальпию, массовые части
двухсторонний порт коннектора
Соедините шиной содержащий входной объем управления:
InPrs
— Давление, , в Pa
InTemp
— Температура, , в K
InEnth
— Определенная энтальпия, , в J/kg
B
Давление выхода, температура, энтальпия, массовые части
двухсторонний порт коннектора
Соедините шиной содержащий объем управления выходом:
OutPrs
— Давление, , в Pa
OutTemp
— Температура, , в K
OutEnth
— Определенная энтальпия, , в J/kg
RackPos
— Установите положение в стойку
scalar
Турбина изменяемой геометрии устанавливает положение в стойку, .
Зависимости
Чтобы создать этот порт, выберите Variable geometry
для параметра Turbine type.
Процент области WgAreaPct
— Wastegate
scalar
Процент области клапана Wastegate, .
Зависимости
Чтобы создать этот порт, выберите Include wastegate.
Вывод
развернуть все
Информация
Сигнал шины
шина
Сигнал шины, содержащий эти вычисления блока.
Сигнал | Описание | Модули |
---|
TurbOutletTemp
| Температура, выходящая из турбины | K |
DriveshftPwr
| Степень карданного вала | W |
DriveshftTrq
| Крутящий момент карданного вала | N· |
TurbMassFlw
| Турбинная скорость потока жидкости массы | kg/s |
PrsRatio
| Отношение давления | Нет данных |
DriveshftCorrSpd
| Исправленная скорость карданного вала | rad/s |
TurbEff
| Турбина изэнтропическая эффективность | Нет данных |
CorrMassFlw
| Исправленная массовая скорость потока жидкости | kg/s |
WgArea
| Область клапана Wastegate | m^2 |
WgMassFlw
| Массовая скорость потока жидкости через wastegate клапан | kg/s |
WgOutletTemp
| Температура, выходящая из wastegate клапана | K |
PwrInfo
| PwrTrnsfrd | PwrDriveshft | Степень передается от вала | W |
PwrHeatFlwIn
| Уровень теплового потока в порте A | W |
PwrHeatFlwOut | Уровень теплового потока в порте B | W |
PwrNotTrnsfrd | PwrLoss | Потери мощности | W |
PwrStored | Не используемый |
Ds
Крутящий момент карданного вала
двухсторонний порт коннектора
Trq
— Сигнал, содержащий крутящий момент карданного вала, , в N · m.
A
Вставьте массовую скорость потока жидкости, уровень теплового потока, температуру, массовые части
двухсторонний порт коннектора
Соедините шиной содержащий:
MassFlwRate
— Общая массовая скорость потока жидкости через wastegate клапан и турбину, –, в kg/s
HeatFlwRate
— Общий входной уровень теплового потока, –, в J/s
Temp
— Общая входная температура, , в K
MassFrac
— Массовые части, безразмерные.
А именно, шина с этими массовыми частями:
O2MassFrac
— Кислород
N2MassFrac
— Азот
UnbrndFuelMassFrac
— Незаписанное топливо
CO2MassFrac
— Углекислый газ
H2OMassFrac
— Вода
COMassFrac
— Угарный газ
NOMassFrac
— Азотная окись
NO2MassFrac
— Диоксид азота
NOxMassFrac
— Азотный диоксид окиси и азота
PmMassFrac
— Твердые примеси в атмосфере
AirMassFrac
— Воздух
BrndGasMassFrac
— Отработавший газ
B
Скорость потока жидкости массы выхода, уровень теплового потока, температура, массовые части
двухсторонний порт коннектора
Соедините шиной содержащий:
MassFlwRate
— Турбинная скорость потока жидкости массы через wastegate клапан и турбину, , в kg/s
HeatFlwRate
— Общий уровень теплового потока выхода, , в J/s
Temp
— Общая выходная температура, , в K
MassFrac
— Массовые части, безразмерные.
А именно, шина с этими массовыми частями:
O2MassFrac
— Кислород
N2MassFrac
— Азот
UnbrndFuelMassFrac
— Незаписанное топливо
CO2MassFrac
— Углекислый газ
H2OMassFrac
— Вода
COMassFrac
— Угарный газ
NOMassFrac
— Азотная окись
NO2MassFrac
— Диоксид азота
NOxMassFrac
— Азотный диоксид окиси и азота
PmMassFrac
— Твердые примеси в атмосфере
AirMassFrac
— Воздух
BrndGasMassFrac
— Отработавший газ
Параметры
развернуть все
Блокируйте опции
Turbine type
— Выберите турбинный тип
Fixed geometry
(значение по умолчанию) | Variable geometry
Турбинный тип.
Зависимости
Таблица суммирует зависимости от порта и параметр.
Значение | Включает параметры | Создает порты |
---|
Fixed geometry | Corrected mass flow rate table, mdot_corrfx_tbl Efficiency table, eta_turbfx_tbl Corrected speed breakpoints, w_corrfx_bpts1 Pressure ratio breakpoints, Pr_fx_bpts2 | 'none' |
Variable geometry | Corrected mass flow rate table, mdot_corrvr_tbl Efficiency table, eta_turbvr_tbl Corrected speed breakpoints, w_corrvr_bpts2 Pressure ratio breakpoints, Pr_vr_bpts2 Rack breakpoints, L_rack_bpts3 | RP
|
Include wastegate
— Выбрать
на (значении по умолчанию) | прочь | прочь
Зависимости
Выбор параметра Include wastegate включает:
Wastegate flow area, A_wgopen
Pressure ratio linearize limit, Plim_wg
Таблицы производительности
Таблицы Calibrate Performance Maps
— Calibrate с результатами измерений
selection
Если у вас есть Model-Based Calibration Toolbox, нажмите Calibrate Performance Maps, чтобы фактически калибровать исправленную массовую скорость потока жидкости и турбинные интерполяционные таблицы эффективности с помощью результатов измерений. Диалоговое окно продвигается через эти задачи.
Задача | Описание |
---|
Импортируйте турбинные данные | Импортируйте эти турбинные данные из файла. Для получения дополнительной информации смотрите Используя Данные (Model-Based Calibration Toolbox).
Turbine type | Данные |
---|
Fixed geometry |
Отношение давления, безразмерное Скорость, rad/s Эффективность, безразмерная Исправленная массовая скорость потока жидкости, kg/s
| Variable geometry |
Отношение давления, безразмерное Скорость, rad/s Установите в стойку положение, безразмерное Эффективность, безразмерная Исправленная массовая скорость потока жидкости, kg/s
Включайте данные для нескольких тестовых точек в каждой рабочей точке положения стойки. |
Model-Based Calibration Toolbox ограничивает значения точки останова отношения скорости и давления максимальными значениями в файле. Чтобы отфильтровать или отредактировать данные, выберите Edit in Application. Редактор Данных о Model-Based Calibration Toolbox открывается. |
Сгенерируйте модели ответа | Model-Based Calibration Toolbox соответствует импортированным данным и генерирует модели ответа. Turbine type | Описание |
---|
Fixed geometry |
Данные | Модель ответа |
---|
Исправленная массовая скорость потока жидкости | Турбина квадратного корня течет модель, описанная в Моделировании и Управлении Механизмов и Drivelines2 | Эффективность | Модель Blade speed ratio (BSR) описана в Моделировании и Управлении Механизмов и Drivelines2 |
| Variable geometry | Model-Based Calibration Toolbox использует детальный план тестирования, чтобы соответствовать данным. Для каждого положения стойки блок использует эти модели ответа, чтобы соответствовать исправленной массовой скорости потока жидкости и данным об эффективности.
Данные | Модель ответа |
---|
Исправленная массовая скорость потока жидкости | Турбина квадратного корня течет модель, описанная в Моделировании и Управлении Механизмов и Drivelines2 | Эффективность | Модель Blade speed ratio (BSR) описана в Моделировании и Управлении Механизмов и Drivelines2 |
|
Чтобы оценить или настроить подгонку модели ответа, выберите Edit in Application. Model Browser Model-Based Calibration Toolbox открывается. Для получения дополнительной информации смотрите Образцовую Оценку (Model-Based Calibration Toolbox). |
Сгенерируйте калибровку | Model-Based Calibration Toolbox калибрует модель ответа и генерирует калиброванные таблицы. Turbine type | Описание |
---|
Fixed geometry | Model-Based Calibration Toolbox использует модели ответа для исправленной массовой скорости потока жидкости и таблицы эффективности. | Variable geometry | Model-Based Calibration Toolbox заполняет исправленную массовую скорость потока жидкости и таблицы эффективности для каждого положения стойки. Model-Based Calibration Toolbox затем комбинирует стойку позиционно-зависимые таблицы в 3D интерполяционные таблицы для исправленной массовой скорости потока жидкости и эффективности. |
Чтобы оценить или настроить калибровку, выберите Edit in Application. Model-Based Calibration Toolbox Браузер CAGE открывается. Для получения дополнительной информации см. Калибровочные Таблицы (Model-Based Calibration Toolbox). |
Обновите параметры блоков | Обновите они исправили массовую скорость потока жидкости и параметры эффективности с калибровкой.
Turbine type | Параметры |
---|
Fixed geometry |
Corrected mass flow rate table, mdot_corrfx_tbl Efficiency table, eta_turbfx_tbl Corrected speed breakpoints, w_corrfx_bpts1 Pressure ratio breakpoints, Pr_fx_bpts2
| Variable geometry |
Corrected mass flow rate table, mdot_corrvr_tbl Efficiency table, eta_turbvr_tbl Corrected speed breakpoints, w_corrvr_bpts2 Pressure ratio breakpoints, Pr_vr_bpts2 Rack breakpoints, L_rack_bpts3
|
|
Corrected mass flow rate table, mdot_corrfx_tbl
— Интерполяционная таблица
array
Исправленная массовая интерполяционная таблица скорости потока жидкости для фиксированной геометрии, , как функция исправленной скорости карданного вала, ωcorr, и отношения давления, pr, в kg/s.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите Fixed geometry
для параметра Turbine type.
Efficiency table, eta_turbfx_tb
— Интерполяционная таблица
array
Интерполяционная таблица эффективности для фиксированной геометрии, , как функция исправленной скорости карданного вала, ωcorr, и отношения давления, pr, безразмерного.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите Fixed geometry
для параметра Turbine type.
Corrected speed breakpoints, w_corrfx_bpts1
— Фиксированная геометрия
array
Исправленная скорость карданного вала устанавливает точки останова для фиксированной геометрии, , в rad/s.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите Fixed geometry
для параметра Turbine type.
Pressure ratio breakpoints, Pr_fx_bpts2
— Фиксированная геометрия
array
Отношение давления устанавливает точки останова для фиксированной геометрии, .
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите Fixed geometry
для параметра Turbine type.
Corrected mass flow rate table, mdot_corrvr_tbl
— Интерполяционная таблица
array
Исправленная массовая интерполяционная таблица скорости потока жидкости для изменяемой геометрии, , как функция исправленной скорости карданного вала, ωcorr, и отношения давления, pr, в kg/s.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите Variable geometry
для параметра Turbine type.
Efficiency table, eta_turbvr_tbl
— Интерполяционная таблица
array
Интерполяционная таблица эффективности для изменяемой геометрии, , как функция исправленной скорости карданного вала, ωcorr, и отношения давления, pr, безразмерного.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите Variable geometry
для параметра Turbine type.
Corrected speed breakpoints, w_corrvr_bpts2
— Изменяемая геометрия
array
Исправленная скорость карданного вала устанавливает точки останова для изменяемой геометрии, , в rad/s.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите Variable geometry
для параметра Turbine type.
Pressure ratio breakpoints, Pr_vr_bpts2
— Изменяемая геометрия
array
Отношение давления устанавливает точки останова для изменяемой геометрии.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите Variable geometry
для параметра Turbine type.
Rack breakpoints, L_rack_bpts3
— Изменяемая геометрия
array
Установите точки останова положения в стойку для изменяемой геометрии, .
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите Variable geometry
для параметра Turbine type.
Reference temperature, T_ref
— Температура
scalar
Температура ссылки карты производительности, , в K.
Reference pressure, P_ref
— Давление
scalar
Давление ссылки карты производительности, , в Pa.
Wastegate
Wastegate flow area, A_wgopen
— Область
scalar
Область полностью открытого wastegate клапана, , в m^2.
Зависимости
Чтобы включить Wastegate flow area, A_wgopen, выберите параметр Include wastegate.
Pressure ratio linearize limit, Plim_wg
— Область, m^2
scalar
Зависимости
Предел линеаризации ограничения потока, .
Чтобы включить Pressure ratio linearize limit, Plim_wg, выберите параметр Include wastegate.
Свойства
Ideal gas constant, R
— Постоянный
scalar
Идеальная газовая константа , в J / (kg · K.
Specific heat at constant pressure, cp
— Удельная теплоемкость
scalar
Удельная теплоемкость в постоянном давлении, , в J / (kg · K.
Ссылки
[1] Хейвуд, основные принципы двигателя внутреннего сгорания Джона Б. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1988.
[2] Эрикссон, Ларс и Ларс Нильсен. Моделирование и управление механизмов и автомобильных трансмиссий. Чичестер, Западный Сассекс, Соединенное Королевство: John Wiley & Sons Ltd, 2014.
Расширенные возможности
Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.
Введенный в R2017a