Турбина

Турбина для повышенных механизмов

  • Библиотека:
  • Powertrain Blockset / Движение / Компоненты Двигателя внутреннего сгорания / Повышение

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.

ВычислениеУравнения
Передайте массовый поток

m˙turb>0

p01=pinlet

p02=poutlet

T01=Tinlet

h01=hinlet

Первый закон термодинамики

W˙turb=m˙turbcp(T01T02)

Изэнтропическая эффективность

ηturb=h01h02h01h02=T01T02T01T02

Изэнтропическая выходная температура, принимая идеальный газ и постоянные удельные теплоемкости

T02s=T01(p02p01)γ1γ

Отношение удельной теплоемкости

γ=cpcpR

Выходная температура

T02=T01+ηturbT01{1(p02p01)γ1γ}

Тепловые потоки

qin,turb=m˙turbcpT01

qout,turb=m˙turbcpT02

Крутящий момент карданного вала

τturb=W˙turbω

Уравнения используют эти переменные.

pвходное отверстие,p01

Вставьте контролируют общее давление объема

Tinlet, T01

Вставьте контролируют общую температуру объема

hinlet, h01

Вставьте общее количество объема управления определенная энтальпия

poutlet, p02

Выход контролирует общее давление объема

Toutlet

Выход контролирует общую температуру объема

houtlet

Общее количество объема управления выходом определенная энтальпия

W˙turb

Степень карданного вала

T02

Температура, выходящая из турбины

h02

Общее количество выхода определенная энтальпия

m˙turb

Турбинная скорость потока жидкости массы

qin,turb

Турбина вставила уровень теплового потока

qout,turb

Турбинный уровень теплового потока выхода

ηturb

Турбина изэнтропическая эффективность

T02s

Изэнтропическая общая температура выхода

h02s

Изэнтропическое общее количество выхода определенная энтальпия

R

Идеальная газовая константа

cp

Удельная теплоемкость в постоянном давлении

γ

Отношение удельной теплоемкости

τturb

Крутящий момент карданного вала

Интерполяционные таблицы производительности

Блок реализует интерполяционные таблицы на основе этих уравнений.

ВычислениеУравнение

Исправленная массовая скорость потока жидкости

m˙corr=m˙turbT01/Trefp01/pref

Исправленная скорость

ωcorr=ωT01/Tref

Коэффициент расширения давления

pr=p01p02
Интерполяционная таблица эффективностиФиксированная геометрия (3-D таблица)ηturbfx,tbl=f(ωcorr,pr)
Изменяемая геометрия (3-D таблица)ηturbvr,tbl=f(ωcorr,pr,Lrack)
Исправленная массовая интерполяционная таблица потокаФиксированная геометрия (3-D таблица)m˙corrfx,tbl=f(ωcorr,pr)
Изменяемая геометрия (3-D таблица)m˙corrvr,tbl=f(ωcorr,pr,Lrack)

Уравнения используют эти переменные.

p01

Вставьте контролируют общее давление объема

pr

Коэффициент расширения давления

p02

Выход контролирует общее давление объема

Pref

Давление ссылки интерполяционной таблицы

T01

Вставьте контролируют общую температуру объема

Tref

Температура ссылки интерполяционной таблицы

m˙turb

Турбинная скорость потока жидкости массы

ω

Скорость карданного вала

ωcorr

Исправленная скорость карданного вала

Lrack

Турбина изменяемой геометрии устанавливает положение в стойку

ηturbfx,tbl

Эффективность 3-D интерполяционная таблица для фиксированной геометрии

m˙corrfx,tbl

Исправленная массовая скорость потока жидкости 3-D интерполяционная таблица для фиксированной геометрии

ηturbvr,tbl

Эффективность 3-D интерполяционная таблица для изменяемой геометрии

m˙corrvr,tbl

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.

Awg=AwgpctcmdAwgopen100

Уравнение использует эти переменные.

Awgpctcmd

Команда процента области клапана Wastegate

Awg

Область клапана Wastegate

Awgopen

Область клапана Wastegate, когда полностью открытый

Объединенный поток

Чтобы представлять поток через wastegate клапан и турбину, блок использует эти уравнения.

ВычислениеУравнения

Блоки, не сконфигурированные с wastegate клапаном

m˙wg=qwg=0

Общая массовая скорость потока жидкости

m˙total=m˙turb+m˙wg

Общий уровень теплового потока

qinlet=qin,turb+qwg

qoutlet=qout,turb+qwg

Объединенная температура, выходящая из wastegate клапана и турбины

Toutflw={qoutletm˙totalcpm˙total>m˙threshT02+Toutflw,wg2else

Уравнения используют эти переменные.

m˙total

Общая массовая скорость потока жидкости через wastegate клапан и турбину

m˙turb

Турбинная скорость потока жидкости массы

m˙wg

Массовая скорость потока жидкости через wastegate клапан

qinlet

Общий входной уровень теплового потока

qoutlet

Общий уровень теплового потока выхода

qin,turb

Турбина вставила уровень теплового потока

qout,turb

Турбинный уровень теплового потока выхода

qwg

Уровень теплового потока клапана Wastegate

T02

Температура, выходящая из турбины

Toutflw

Общая температура, выходящая из блока

Toutflw,wg

Температура, выходящая из wastegate клапана

m˙thresh

Массовый порог скорости потока жидкости, чтобы предотвратить деление на нуль

cp

Удельная теплоемкость в постоянном давлении

Учет степени

Для учета степени блок реализует эти уравнения.

Сигнал шины ОписаниеУравнения

PwrInfo

PwrTrnsfrd — Степень передается между блоками

  • Положительные сигналы указывают на поток в блок

  • Отрицательные сигналы указывают, вытекают из блока

PwrDriveshft

Степень передается от вала

W˙turb

PwrHeatFlwIn

Уровень теплового потока в порте A

qoutlet

PwrHeatFlwOut

Уровень теплового потока в порте B

qoutlet

PwrNotTrnsfrd — Степень, пересекающая контур блока, но не переданный

  • Положительные сигналы указывают на вход

  • Отрицательные сигналы указывают на потерю

PwrLoss

Потери мощности

qinletqoutlet+W˙turb

PwrStored — Сохраненный тариф на энергоносители изменения

  • Положительные сигналы указывают на увеличение

  • Отрицательные сигналы указывают на уменьшение

Не используемый

Уравнения используют эти переменные.

W˙turb

Степень карданного вала

qoutlet

Общий уровень теплового потока выхода

qinlet

Общий входной уровень теплового потока

Порты

Входной параметр

развернуть все

ShaftSpd — Сигнал, содержащий карданный вал угловая скорость, ω, в rad/s.

Соедините шиной содержащий входной объем управления:

  • InPrs — Давление, pвходное отверстие, в Pa

  • InTemp — Температура, Tinlet, в K

  • InEnth — Определенная энтальпия, hinlet, в J/kg

Соедините шиной содержащий объем управления выходом:

  • OutPrs — Давление, poutlet, в Pa

  • OutTemp — Температура, Toutlet, в K

  • OutEnth — Определенная энтальпия, houtlet, в J/kg

Турбина изменяемой геометрии устанавливает положение в стойку, Lrack.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Variable geometry для параметра Turbine type.

Процент области клапана Wastegate, Awgpctcmd.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Include wastegate.

Вывод

развернуть все

Сигнал шины, содержащий эти вычисления блока.

СигналОписаниеМодули

TurbOutletTemp

Температура, выходящая из турбины

K

DriveshftPwr

Степень карданного вала

W

DriveshftTrq

Крутящий момент карданного вала

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

PwrTrnsfrdPwrDriveshft

Степень передается от вала

W

PwrHeatFlwIn

Уровень теплового потока в порте A

W
PwrHeatFlwOut

Уровень теплового потока в порте B

W
PwrNotTrnsfrdPwrLoss

Потери мощности

W
PwrStored

Не используемый

Trq — Сигнал, содержащий крутящий момент карданного вала, τturb, в N · m.

Соедините шиной содержащий:

  • MassFlwRate — Общая массовая скорость потока жидкости через wastegate клапан и турбину, –m˙total, в kg/s

  • HeatFlwRate — Общий входной уровень теплового потока, –qinlet, в J/s

  • Temp — Общая входная температура, Tinlet, 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

Соедините шиной содержащий:

  • MassFlwRate — Турбинная скорость потока жидкости массы через wastegate клапан и турбину, m˙turb, в kg/s

  • HeatFlwRate — Общий уровень теплового потока выхода, qoutlet, в J/s

  • Temp — Общая выходная температура, Toutflw, 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

Турбинный тип.

Зависимости

Таблица суммирует зависимости от порта и параметр.

ЗначениеВключает параметрыСоздает 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

Зависимости

Выбор параметра Include wastegate включает:

  • Wastegate flow area, A_wgopen

  • Pressure ratio linearize limit, Plim_wg

Таблицы производительности

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

Исправленная массовая интерполяционная таблица скорости потока жидкости для фиксированной геометрии, m˙corrfx,tbl, 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.

Интерполяционная таблица эффективности для фиксированной геометрии, ηturbfx,tbl, как функция исправленной скорости карданного вала, ωcorr, и отношения давления, pr, безразмерного.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Fixed geometry для параметра Turbine type.

Исправленная скорость карданного вала устанавливает точки останова для фиксированной геометрии, ωcorrfx,bpts1, в rad/s.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Fixed geometry для параметра Turbine type.

Отношение давления устанавливает точки останова для фиксированной геометрии, prfx,bpts2.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Fixed geometry для параметра Turbine type.

Исправленная массовая интерполяционная таблица скорости потока жидкости для изменяемой геометрии, m˙corrvr,tbl, 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.

Интерполяционная таблица эффективности для изменяемой геометрии, ηturbvr,tbl, как функция исправленной скорости карданного вала, ωcorr, и отношения давления, pr, безразмерного.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Variable geometry для параметра Turbine type.

Исправленная скорость карданного вала устанавливает точки останова для изменяемой геометрии, ωcorrvr,bpts1, в rad/s.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Variable geometry для параметра Turbine type.

Отношение давления устанавливает точки останова для изменяемой геометрии.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Variable geometry для параметра Turbine type.

Установите точки останова положения в стойку для изменяемой геометрии, Lrack,bpts3.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Variable geometry для параметра Turbine type.

Температура ссылки карты производительности, Tref, в K.

Давление ссылки карты производительности, Pref, в Pa.

Wastegate

Область полностью открытого wastegate клапана, Awgopen, в m^2.

Зависимости

Чтобы включить Wastegate flow area, A_wgopen, выберите параметр Include wastegate.

Зависимости

Предел линеаризации ограничения потока, plim,wg.

Чтобы включить Pressure ratio linearize limit, Plim_wg, выберите параметр Include wastegate.

Свойства

Идеальная газовая константа R, в J / (kg · K.

Удельная теплоемкость в постоянном давлении, cp, 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

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте