Постоянная камера объема с 2 портами (MA)

Поместите в камеру с двумя портами и зафиксированным объемом сырого воздуха

Библиотека:
Simscape / Библиотека Основы / Сырой Воздух / Элементы

Описание

Массовое хранение моделей блока Constant Volume Chamber (MA) С 2 портами и аккумулирование энергии в сырой воздушной сети. Камера содержит постоянный объем сырого воздуха и имеет два входных отверстия. Корпус может обмениваться массой и энергией со связанной сырой воздушной сетью, а также обмениваться теплом со средой, позволяя ее внутреннему давлению и температуре развиваться в зависимости от времени. Давление и температура развивается на основе сжимаемости и тепловой способности этого сырого воздушного объема. Жидкая вода уплотняет из сырого воздушного объема, когда это достигает насыщения.

Уравнения блока используют эти символы. Индексы a, w и g указывают на свойства сухого воздуха, водяного пара, и прослеживают газ, соответственно. Нижний ws указывает на водяной пар в насыщении. Индексы A, B, H и S указывают на соответствующий порт. Нижний I указывает на свойства внутреннего сырого воздушного объема.

$\dot{m}$	Массовая скорость потока жидкости
Φ	Энергетическая скорость потока жидкости
Q	Уровень теплового потока
p	Давление
ρ	Плотность
R	Определенная газовая константа
V	Объем сырого воздуха в камере
c _v	Удельная теплоемкость в постоянном объеме
h	Определенная энтальпия
u	Определенная внутренняя энергия
x	Массовая часть (x _w является удельной влажностью, которая является другим термином для части массы водяного пара),
y	Мольная доля
φ	Относительная влажность
r	Отношение влажности
T	Температура
t	Время

Уровни чистого потока в сырой воздушный объем в камере

$\begin{array}{l} {\dot{m}}_{n e t} = {\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{B} - {\dot{m}}_{c o n d e n s e} + {\dot{m}}_{w S} + {\dot{m}}_{g S} \\ Φ_{n e t} = Φ_{A} + Φ_{B} + Q_{H} - Φ_{c o n d e n s e} + Φ_{S} \\ {\dot{m}}_{w, n e t} = {\dot{m}}_{w A} + {\dot{m}}_{w B} - {\dot{m}}_{c o n d e n s e} + {\dot{m}}_{w S} \\ {\dot{m}}_{g, n e t} = {\dot{m}}_{g A} + {\dot{m}}_{g B} + {\dot{m}}_{g S} \end{array}$

где:

$\dot{m}$ _{уплотните} уровень конденсации.
Φ _{уплотняет}, уровень энергетической потери от сжатой воды.
Φ _S является уровнем энергии, добавленной источниками газа трассировки и влажности. ${\dot{m}}_{w S}$ и ${\dot{m}}_{g S}$ массовые скорости потока воды и газа, соответственно, через порт S. Значения ${\dot{m}}_{w S}$ , ${\dot{m}}_{g S}$ , и Φ _S определяется влажностью и прослеживает газовые источники, соединенные с портом S камеры.

Сохранение массы водяного пара связывает скорость потока жидкости массы водяного пара с динамикой уровня влажности во внутреннем сыром воздушном объеме:

$\frac{d x_{w I}}{d t} ρ_{I} V + x_{w I} {\dot{m}}_{n e t} = {\dot{m}}_{w, n e t}$

Точно так же проследите газовое массовое сохранение, связывает газ трассировки массовая скорость потока жидкости с динамикой уровня газа трассировки во внутреннем сыром воздушном объеме:

$\frac{d x_{g I}}{d t} ρ_{I} V + x_{g I} {\dot{m}}_{n e t} = {\dot{m}}_{g, n e t}$

Сохранение массы смеси связывает скорость потока жидкости массы смеси с динамикой давления, температуры и массовых частей внутреннего сырого воздушного объема:

$(\frac{1}{p_{I}} \frac{d p_{I}}{d t} - \frac{1}{T_{I}} \frac{d T_{I}}{d t}) ρ_{I} V + \frac{R_{a} - R_{w}}{R_{I}} ({\dot{m}}_{w, n e t} - x_{w} {\dot{m}}_{n e t}) + \frac{R_{a} - R_{g}}{R_{I}} ({\dot{m}}_{g, n e t} - x_{g} {\dot{m}}_{n e t}) = {\dot{m}}_{n e t}$

Наконец, энергосбережение связывает энергетическую скорость потока жидкости с динамикой давления, температуры и массовых частей внутреннего сырого воздушного объема:

$ρ_{I} c_{v I} V \frac{d T_{I}}{d t} + (u_{w I} - u_{a I}) ({\dot{m}}_{w, n e t} - x_{w} {\dot{m}}_{n e t}) + (u_{g I} - u_{a I}) ({\dot{m}}_{g, n e t} - x_{g} {\dot{m}}_{n e t}) + u_{I} {\dot{m}}_{n e t} = Φ_{n e t}$

Уравнение состояния связывает плотность смеси с давлением и температурой:

$p_{I} = ρ_{I} R_{I} T_{I}$

Смесь определенная газовая константа

$R_{I} = x_{a I} R_{a} + x_{w I} R_{w} + x_{g I} R_{g}$

Сопротивление потока и тепловое сопротивление не моделируются в камере:

$\begin{array}{l} p_{A} = p_{B} = p_{I} \\ T_{H} = T_{I} \end{array}$

Когда сырой воздушный объем достигает насыщения, конденсация может произойти. Удельная влажность в насыщении

$x_{w s I} = φ_{w s} \frac{R_{I}}{R_{w}} \frac{p_{I}}{p_{w s I}}$

где:

φ _ws является относительной влажностью в насыщении (обычно 1).
p_wsI является давлением насыщения водяного пара, оцененным в T _I.

Уровень конденсации

${\dot{m}}_{c o n d e n s e} = {\begin{array}{l} 0, & если x_{w I} \leq x_{w s I} \\ \frac{x_{w I} - x_{w s I}}{τ_{c o n d e n s e}} ρ_{I} V, & если x_{w I} > x_{w s I} \end{array}$

то, где τ _{уплотняет}, является значением параметров Condensation time constant.

Сжатая вода вычтена из сырого воздушного объема, как показано в уравнениях сохранения. Энергия, сопоставленная со сжатой водой,

$Φ_{c o n d e n s e} = {\dot{m}}_{c o n d e n s e} (h_{w I} - Δ h_{v a p I})$

где Δh _Вапи является определенной энтальпией испарения, оцененного в T _I.

Другая влажность и количества газа трассировки связаны друг с другом можно следующим образом:

$\begin{array}{l} φ_{w I} = \frac{y_{w I} p_{I}}{p_{w s I}} \\ y_{w I} = \frac{x_{w I} R_{w}}{R_{I}} \\ r_{w I} = \frac{x_{w I}}{1 - x_{w I}} \\ y_{g I} = \frac{x_{g I} R_{g}}{R_{I}} \\ x_{a I} + x_{w I} + x_{g I} = 1 \end{array}$

Переменные

Чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для основных переменных до симуляции, используйте вкладку Variables в диалоговом окне блока (или раздел Variables в блоке Property Inspector). Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Основных переменных и Начальные условия для Блоков с Конечным Сырым Воздушным Объемом.

Предположения и ограничения

Стены камеры совершенно тверды.
Сопротивления потока между входными отверстиями камеры и сырым воздушным объемом не моделируются. Соедините Локальное Ограничение (MA) блоки или Сопротивление Потока (MA) блоки к портам A и B к образцовому падению давления, сопоставленному с входными отверстиями.
Тепловое сопротивление между портом H и сырым воздушным объемом не моделируется. Используйте блоки библиотеки Thermal, чтобы смоделировать тепловые сопротивления между сырой воздушной смесью и средой, включая любые термальные эффекты стены камеры.

Порты

Вывод

развернуть все

`W` Уровень измерения конденсации, kg/s
физический сигнал

Выходной порт физического сигнала, который измеряет уровень конденсации в камере.

`F` Векторный физический сигнал, содержащий давление, температуру, влажность и данные об уровнях газа трассировки
вектор физического сигнала

Выходной порт физического сигнала, который выводит векторный сигнал. Вектор содержит давление (в Pa), температура (в K), уровень влажности и измерения уровня газа трассировки в компоненте. Используйте блок Measurement Selector (MA), чтобы распаковать этот векторный сигнал.

Сохранение

развернуть все

`A` Камера вставляется
сырой воздух

Сырой воздушный порт сохранения сопоставлен с одним входным отверстием камеры.

`B` Камера вставляется
сырой воздух

Сырой воздушный порт сохранения сопоставлен с одним входным отверстием камеры.

`H` Температура в камере
тепловой

Тепловой порт сохранения, сопоставленный с температурой воздушной смеси в камере.

`S` Введите или извлеките влажность и проследите газ
сырой воздушный источник

Соедините этот порт с портом S блока от библиотеки Moisture & Trace Gas Sources, чтобы добавить или удалить влажность и проследить газ. Для получения дополнительной информации смотрите Используя Источники Газа Влажности и Трассировки.

Параметры

развернуть все

`Chamber volume` — Объем сырого воздуха в камере
`0.001 m^3` (значение по умолчанию)

Объем сырого воздуха в камере. Камера тверда и ее объем, поэтому постоянный во время симуляции. Камера принята, чтобы быть абсолютно заполненной сырым воздухом в любом случае.

`Cross-sectional area at port A` — Область, нормальная, чтобы течь путь во входном отверстии камеры
`0.01 m^2` (значение по умолчанию)

Площадь поперечного сечения входного отверстия камеры в порте A, в направлении, нормальном к пути к воздушному потоку.

`Cross-sectional area at port B` — Область, нормальная, чтобы течь путь во входном отверстии камеры
`0.01 m^2` (значение по умолчанию)

Площадь поперечного сечения входного отверстия камеры в порте B, в направлении, нормальном к пути к воздушному потоку.

`Relative humidity at saturation` — Относительная влажность, выше которой происходит конденсация
`1` (значение по умолчанию)

Относительная влажность, выше которой происходит конденсация.

`Condensation time constant` — Масштаб времени для конденсации
`1e-3 s` (значение по умолчанию)

Характеристический масштаб времени, в котором перенасыщенный сырой воздушный объем возвращается к насыщению путем сжатия избыточной влажности.

Образцовые примеры

Медицинский вентилятор с моделью легкого

Моделирует положительное давление медицинская система вентилятора. Предварительно установленная скорость потока жидкости предоставляется пациенту. Легкие моделируются с Переводным Механическим Конвертером (MA), который преобразовывает сырое давление воздуха в переводное движение. Путем установки Интерфейсной площади поперечного сечения на единицу смещение в механической переводной сети становится прокси для объема, сила становится прокси для давления, коэффициент упругости становится прокси для дыхательной диэлектрической емкости, и коэффициент затухания становится прокси для дыхательного сопротивления.

Открытая модель

Документация

Постоянная камера объема с 2 портами (MA)

Описание

Переменные

Предположения и ограничения

Порты

Вывод

`W` Уровень измерения конденсации, kg/s
физический сигнал

`F` Векторный физический сигнал, содержащий давление, температуру, влажность и данные об уровнях газа трассировки
вектор физического сигнала

Сохранение

`A` Камера вставляется
сырой воздух

`B` Камера вставляется
сырой воздух

`H` Температура в камере
тепловой

`S` Введите или извлеките влажность и проследите газ
сырой воздушный источник

Параметры

`Chamber volume` — Объем сырого воздуха в камере
`0.001 m^3` (значение по умолчанию)

`Cross-sectional area at port A` — Область, нормальная, чтобы течь путь во входном отверстии камеры
`0.01 m^2` (значение по умолчанию)

`Cross-sectional area at port B` — Область, нормальная, чтобы течь путь во входном отверстии камеры
`0.01 m^2` (значение по умолчанию)

`Relative humidity at saturation` — Относительная влажность, выше которой происходит конденсация
`1` (значение по умолчанию)

`Condensation time constant` — Масштаб времени для конденсации
`1e-3 s` (значение по умолчанию)

Образцовые примеры

Медицинский вентилятор с моделью легкого

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Смотрите также

Темы

Введенный в R2018a

Документация Simscape

Поддержка

Документация

Постоянная камера объема с 2 портами (MA)

Описание

Переменные

Предположения и ограничения

Порты

Вывод

W Уровень измерения конденсации, kg/s физический сигнал

F Векторный физический сигнал, содержащий давление, температуру, влажность и данные об уровнях газа трассировки вектор физического сигнала

Сохранение

A Камера вставляется сырой воздух

B Камера вставляется сырой воздух

H Температура в камере тепловой

S Введите или извлеките влажность и проследите газ сырой воздушный источник

Параметры

Chamber volume — Объем сырого воздуха в камере 0.001 m^3 (значение по умолчанию)

Cross-sectional area at port A — Область, нормальная, чтобы течь путь во входном отверстии камеры 0.01 m^2 (значение по умолчанию)

Cross-sectional area at port B — Область, нормальная, чтобы течь путь во входном отверстии камеры 0.01 m^2 (значение по умолчанию)

Relative humidity at saturation — Относительная влажность, выше которой происходит конденсация 1 (значение по умолчанию)

Condensation time constant — Масштаб времени для конденсации 1e-3 s (значение по умолчанию)

Образцовые примеры

Медицинский вентилятор с моделью легкого

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Смотрите также

Темы

Введенный в R2018a

Документация Simscape

Поддержка

`W` Уровень измерения конденсации, kg/s
физический сигнал

`F` Векторный физический сигнал, содержащий давление, температуру, влажность и данные об уровнях газа трассировки
вектор физического сигнала

`A` Камера вставляется
сырой воздух

`B` Камера вставляется
сырой воздух

`H` Температура в камере
тепловой

`S` Введите или извлеките влажность и проследите газ
сырой воздушный источник

`Chamber volume` — Объем сырого воздуха в камере
`0.001 m^3` (значение по умолчанию)

`Cross-sectional area at port A` — Область, нормальная, чтобы течь путь во входном отверстии камеры
`0.01 m^2` (значение по умолчанию)

`Cross-sectional area at port B` — Область, нормальная, чтобы течь путь во входном отверстии камеры
`0.01 m^2` (значение по умолчанию)

`Relative humidity at saturation` — Относительная влажность, выше которой происходит конденсация
`1` (значение по умолчанию)

`Condensation time constant` — Масштаб времени для конденсации
`1e-3 s` (значение по умолчанию)

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.