Exponenta Banner

Вращательный механический конвертер (G)

Интерфейс между газовыми и механическими вращательными сетями

расширьте все на странице
  • Библиотека:

  • Simscape / Библиотека Основы / Газ / Элементы

Описание

Блок Rotational Mechanical Converter (G) моделирует интерфейс между газовой сетью и механической вращательной сетью. Блок преобразовывает давление газа в механический крутящий момент и наоборот. Это может использоваться в качестве стандартного блока для ротационных приводов.

Конвертер содержит переменный объем газа. Давление и температура развивается на основе сжимаемости и тепловой способности этого газового объема. Если Mechanical orientation установлен в Positive, то увеличение газовых результатов объема в положительном вращении порта R относительно порта C. Если Mechanical orientation установлен в Negative, то увеличение газовых результатов объема в отрицательном вращении порта R относительно порта C.

Порт A является портом сохранения газа, сопоставленным с входным отверстием конвертера. Порт H является тепловым портом сохранения, сопоставленным с температурой газа в конвертере. Порты R и C являются механическими вращательными портами сохранения, сопоставленными с движущимся интерфейсом и преобразованием регистра конвертера, соответственно.

Массовый баланс

Массовое уравнение сохранения подобно этому для блока Constant Volume Chamber (G) с дополнительным условием, связанным с изменением в газовом объеме:

∂M∂p⋅dpIdt+∂M∂T⋅dTIdt+ρIdVdt=m˙A

где:

  • ∂M∂p частная производная массы газового объема относительно давления при постоянной температуре и объема.

  • ∂M∂T частная производная массы газового объема относительно температуры в постоянном давлении и объема.

  • p я - давление газового объема. Давление в порте A принято равное этому давлению, p = p I.

  • T я - температура газового объема. Температура в порте H принята равная этой температуре, T H = T I.

  • ρ я - плотность газового объема.

  • V является объемом газа.

  • t время.

  • m˙A является массовой скоростью потока жидкости в порте A. Скорость потока жидкости, сопоставленная с портом, положительна, когда она течет в блок.

Энергетический баланс

Уравнение энергосбережения также подобно этому для блока Constant Volume Chamber (G). Дополнительное условие составляет изменение в газовом объеме, а также объем давления работает сделанный газом в движущемся интерфейсе:

∂U∂p⋅dpIdt+∂U∂T⋅dTIdt+ρIhIdVdt=ΦA+QH

где:

  • ∂U∂p частная производная внутренней энергии газового объема относительно давления при постоянной температуре и объема.

  • ∂U∂T частная производная внутренней энергии газового объема относительно температуры в постоянном давлении и объема.

  • ФA является энергетической скоростью потока жидкости в порте A.

  • Q H является уровнем теплового потока в порте H.

  • h я - определенная энтальпия газового объема.

Частные производные для совершенных и полусовершенных газовых моделей

Частные производные массового M и внутренней энергии U газового объема относительно давления и температуры в постоянном объеме зависят от газовой модели свойства. Для совершенных и полусовершенных газовых моделей уравнения:

∂M∂p=VρIpI∂M∂T=−VρITI∂U∂p=V(hIZRTI−1)∂U∂T=VρI(cpI−hITI)

где:

  • ρ я - плотность газового объема.

  • V является объемом газа.

  • h я - определенная энтальпия газового объема.

  • Z является фактором сжимаемости.

  • R является определенной газовой константой.

  • Пи c является удельной теплоемкостью в постоянном давлении газового объема.

Частные производные для действительной газовой модели

Для действительной газовой модели, частных производных массового M и внутренней энергии U газового объема относительно давления и температуры в постоянном объеме:

∂M∂p=VρIβI∂M∂T=−VρIαI∂U∂p=V(ρIhIβI−TIαI)∂U∂T=VρI(cpI−hIαI)

где:

  • β является изотермическим объемным модулем газового объема.

  • α является изобарным тепловым коэффициентом расширения газового объема.

Газовый объем

Газовый объем зависит от вращения движущегося интерфейса:

V=Vdead+Dintθintεint

где:

  • Мертвый V является мертвым объемом.

  • Int D является интерфейсным смещением объема.

  • Int θ является интерфейсным вращением.

  • Int ε является механическим коэффициентом ориентации. Если Mechanical orientation является Positive, int ε = 1. Если Mechanical orientation является Negative, int ε = –1.

Закрутите баланс

Баланс крутящего момента через движущийся интерфейс на газовом объеме

τint=(penv−pI)Dintεint

где:

  • Int τ является крутящим моментом от порта R до порта C.

  • ENV p является давлением среды.

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 Газовым Объемом.

Предположения и ограничения

  • Преобразование регистра конвертера совершенно твердо.

  • Нет никакого сопротивления потока между портом A и внутренней частью конвертера.

  • Нет никакого теплового сопротивления между портом H и внутренней частью конвертера.

  • Движущийся интерфейс отлично изолируется.

  • Блок не моделирует механические эффекты движущегося интерфейса, такие как жесткая остановка, трение и инерция.

Порты

Сохранение

развернуть все

Порт сохранения газа сопоставлен с входным отверстием конвертера.

Тепловой порт сохранения, сопоставленный с температурой газа в конвертере.

Механический вращательный порт сохранения сопоставлен с движущимся интерфейсом.

Механический вращательный порт сохранения сопоставлен с преобразованием регистра конвертера.

Параметры

развернуть все

Выберите выравнивание движущегося интерфейса относительно объема газа конвертера:

  • Positive — Увеличение газового объема приводит к положительному вращению порта R относительно порта C.

  • Negative — Увеличение газового объема приводит к отрицательному вращению порта R относительно порта C.

Перемещенный газовый объем на модульное вращение движущегося интерфейса.

Вращательное смещение порта R относительно порта C в начале симуляции. Значение 0 соответствует начальному газовому объему, равному Dead volume.

Зависимости

  • Если Mechanical orientation является Positive, значение параметров должно быть больше, чем или равным 0.

  • Если Mechanical orientation является Negative, значение параметров должно быть меньше чем или равно 0.

Объем газа, когда интерфейсное вращение 0.

Площадь поперечного сечения входного отверстия конвертера, в направлении, нормальном к пути к потоку газа.

Выберите метод спецификации для давления среды:

  • Atmospheric pressure — Используйте атмосферное давление, заданное блоком Gas Properties (G), соединенным со схемой.

  • Specified pressure — Задайте значение при помощи параметра Environment pressure.

Давление вне конвертера, действующего против давления объема газа конвертера. Значение 0 указывает, что конвертер расширяется в вакуум.

Зависимости

Enabled, когда параметр Environment pressure specification устанавливается на Specified pressure.

Расширенные возможности

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

Смотрите также

|

Темы

Введенный в R2017b

Документация Simscape
Поддержка