Насос и моторные характеристические кривые
Что такое характеристические кривые?
Характеристическая кривая является графиком, зависящим от компонента, который показывает, как изменение в одной динамической переменной может влиять на других. Такие кривые получают производительность компонента в области значений условий работы и обычно используются в выборе компонента, калибровке и анализе. Чтобы помочь в этих задачах, программное обеспечение Simscape™ Fluids™ позволяет вам построить характеристические кривые избранных компонентов.
Поддерживаемые блоки и варианты блока
Можно построить характеристические кривые следующих блоков от библиотеки Hydraulics (Isothermal):
Эти компоненты имеют варианты, из которых можно выбрать. Только один вариант позволяет вам построить характеристические кривые — Analytical or tabulated data по умолчанию. Чтобы проверять или изменить вариант блока, щелкните правой кнопкой по блоку, чтобы открыть его контекстно-зависимое меню и выбрать Simscape> Block Choices. Выбор варианта Analytical or tabulated data добавляет Fluids> опция Plot characteristic к контекстно-зависимому меню.
Производительность, эффективность и кривые потерь
Типы характеристических кривых, которые можно визуализировать, зависят от параметризации блока, которую вы выбираете. Три кривые производительности всегда показывают — один из объемного расхода, одна из механической энергии и одно из отношения механической гидравлической мощности. Перепад давлений и выходная скорость вала служат независимыми переменными в каждом случае. Перепад давлений показывают на горизонтальной оси. Скорость вала показывают через серию кривых, один для каждого значения скорости вала.
Характеристические кривые двигателя Фиксированного Смещения в настройке по умолчанию
Если параметр Leakage and friction parameterization устанавливается на опцию Tabulated data, две дополнительных кривые показывают. Эти кривые имеют объемную и механическую эффективность для параметризации Tabulated data — volumetric and mechanical efficiencies и объемных и механических потерь для параметризации Tabulated data — volumetric and mechanical losses.
Здесь также различие в скорости вала и перепад давлений служат независимыми переменными. Однако скорость вала является теперь переменной на горизонтальной оси. Перепад давлений теперь показывают через серию кривых, один для каждого значения перепада давлений. Построенные значения являются заданными непосредственно в диалоговых окнах блока. Цель этих кривых состоит в том, чтобы обеспечить средние значения, чтобы визуально проверять ваши сведенные в таблицу вводы данных на непреднамеренные ошибки.
Кривые КПД двигателя Фиксированного Смещения в настройке по умолчанию
Как сгенерированы характеристические кривые
Simscape Fluids генерирует характеристические кривые компонента от тестовой обвязки для того компонента. Тестовая обвязка включает простую модель с блоками, представляющими компонент интереса, гидравлических условий работы, механических условий работы и жидких свойств. Вы открываете тестовую обвязку от блока контекстно-зависимое меню. Щелкните правой кнопкой по блоку и выберите Fluids> Plot Characteristic.
Модель моделирует под множеством условий работы — на различных скоростях вала, и перепад давлений — с результатами симуляции, обеспечивающими данные, должен построить кривые производительности. Можно изменить жидкие свойства и параметры блоков в исходной модели или в тестовой обвязке перед симуляцией. Если вы изменяете параметры блоков в исходной модели, необходимо регенерировать тестовую обвязку путем щелчка правой кнопкой по блоку и выбора Fluids> Plot characteristic снова.
Изменения, которые вы вносите в параметры блоков, не переносят на исходную модель, даже после того, как вы закрываете тестовую обвязку. Если вы намереваетесь сохранить какие-либо изменения в тестовом блоке, рассмотрите внесение тех изменений в исходной модели непосредственно.
Пример 1: постройте кривые производительности
Как пример, постройте кривые производительности двигателя фиксированного смещения в гидростатической модели передачи. Можно использовать эти кривые, чтобы анализировать производительность двигателя под различными условиями работы.
В командной строке MATLAB® введите
sh_hydrostatic_trans. Модель Simscape Fluids гидростатической системы передачи открывается. Модель содержит блок Fixed-Displacement Motor, названный Двигателем, с набором параметра Leakage and friction parameterization кAnalytical.Щелкните правой кнопкой по блоку Motor и выберите Fluids> Plot Characteristic. Тестовая обвязка открывается списком шагов, должен был сгенерировать характеристические кривые. Шаг 2, Define range of pressure and angular velocity, предоставляет спектр условий работы, под которыми можно моделировать двигатель.
Кликните по шагу 4, Generate plots. Simscape Fluids моделирует моторный компонент на различных скоростях вала и перепаде давлений и использует результаты симуляции, чтобы сгенерировать характеристические кривые. Скорости вала и перепад давлений являются значениями по умолчанию, заданными на шаге 2, Define range of pressure and angular velocity.
Заметьте, что характеристические кривые, сгенерированные в параметризации Analytical, не включают кривые эффективности или потери. Цель таких кривых состоит в том, чтобы визуально проверять любые входные данные об эффективности или потере, и эти данные уменьшаются до константы в параметризации Analytical.
Пример 2: постройте кривые КПД
Задайте моторную эффективность в сведенной в таблицу форме и визуально проверьте заданные данные на наличие ошибок путем графического вывода кривых КПД. Этот пример основан на той же модели sh_hydrostatic_trans, используемой, чтобы построить характеристические кривые двигателя фиксированного смещения в параметризации Analytical.
В диалоговом окне блока Fixed-Displacement Motor под названием Двигатель, установленный параметр Leakage and friction parameterization на
Tabulated data — volumetric and mechanical efficiencies. Области значений данных Pressure drop vector for efficiencies, dp и параметров Shaft angular velocity vector for efficiencies, w заменяют вводимых в шаг 2 моторной тестовой обвязки для параметризацииAnalytical.В поле для параметра Volumetric efficiency table, e_v(dp,w) введите матрицу, показанную ниже. Эта матрица подобна матрице эффективности по умолчанию, но содержит намеренную числовую ошибку.
[0.816, 0.908, 0.954, 0.977, 0.981, 0.984;... 0.325, 0.663, 0.831, 0.916, 0.925, 0.0946;... 0.137, 0.568, 0.78, 0.892, 0.893, 0.91]
В блок-схеме щелкните правой кнопкой по блоку Motor и выберите Fluids> Plot Characteristic. Новая тестовая обвязка открывается для моторного компонента.
Кликните по шагу 4, Generate plots. Simscape Fluids моделирует моторный компонент и генерирует два набора кривых — кривые производительности, подобные полученным в Примере 1: Постройте Кривые производительности и кривые КПД, показывающие табличные данные эффективности.
Данные показывают объемные кривые КПД. Кривая, соответствующая перепаду давлений
1,000,000 Pa, показывает, что точка данных, соответствующая скорости вала400 rad/s, является вероятной числовой ошибкой и должна быть зафиксирована перед симуляцией.