Control Volume System
Постоянный объем открытая термодинамическая система с теплопередачей
Описание
Блок Control Volume System моделирует постоянный объем открытая термодинамическая система с теплопередачей. Блок использует сохранение массы и энергии, принимая идеальный газ, чтобы определить давление и температуру. Блок реализует автомобильно-специфичный блок Constant Volume Pneumatic Chamber, который включает термальные эффекты, связанные с под капотом пассажирских транспортных средств. Можно задать модели теплопередачи:
Можно использовать блок Control Volume System, чтобы представлять компоненты механизма, которые содержат объем, включая трубопроводы и коллекторы.
Термодинамика
Блок Control Volume System реализует постоянную емкость объема, содержащую идеальный газ. Чтобы определить изменения уровня в температуре и давлении, блок использует уравнение неразрывности и первый закон термодинамики.
Блок использует это уравнение в специфичной для объема энтальпии.
Уравнения используют эти переменные.
| Массовая скорость потока жидкости в порте |
qi | Уровень теплового потока в порте |
Vch | Поместите в камеру объем |
Pvol | Абсолютное давление в емкости |
R | Идеальная газовая константа |
cv | Удельная теплоемкость в постоянном объеме |
Tvol | Абсолютная температура газа |
Qwall | Стенной уровень теплопередачи |
hvol | Специфичная для объема энтальпия |
cp | Удельная теплоемкость |
Массовые части
Блок Control Volume Source является частью сети потока. Блоки в сети определяют массовые части, которые блок отследит в процессе моделирования. Блок может отследить эти массовые части:
O2
— Кислород
N2
— Азот
UnburnedFuel
— Незаписанное топливо
CO2
— Углекислый газ
H2O
— Вода
CO
— Угарный газ
NO
— Азотная окись
NO2
— Диоксид азота
PM
— Твердые примеси в атмосфере
Air
— Воздух
BurnedGas
— Отработавший газ
Используя сохранение массы для каждой газовой составляющей, это уравнение определяет изменение уровня:
Уравнения используют эти переменные.
Vch | Поместите в камеру объем |
Pvol | Абсолютное давление в емкости |
R | Идеальная газовая константа |
Tvol | Абсолютная температура газа |
yi,j | Часть массы порта I-th для j = O2, N2, незаписанное топливо, CO2, H2O, CO, нет, NO2, PM, воздух и отработавший газ |
yvol,j | Управляйте частью массы объема для j = O2, N2, незаписанное топливо, CO2, H2O, CO, нет, NO2, PM, воздух и отработавший газ |
| Массовая скорость потока жидкости, поскольку i = O2, N2, незаписанное топливо, CO2, H2O, CO, нет, NO2, PM, воздух и отработавший газ |
Внешняя стенная модель теплопередачи конвекции
Чтобы вычислить теплопередачу, можно сконфигурировать блок Control Volume Source, чтобы вычислить теплопередачу через стену объема управления.
Блок реализует эти уравнения, чтобы вычислить теплопередачу, Q1, от газа объема внутреннего контроля до внутренней глубины стенки, Dint_cond.
Блок реализует эти уравнения, чтобы вычислить теплопередачу, Q2, от внешней глубины стенки, Dext_cond к внешнему газу.
Это уравнение выражает тепло, аккумулировавшее в количестве тепла.
Блок определяет внутренний коэффициент теплопередачи конвекции с помощью интерполяционной таблицы, которая является функцией средней массовой скорости потока жидкости.
Уравнения используют эти переменные.
Q1 | Тепловой поток от внутреннего газа до заданной глубины стенки |
Q1,conv | Конвекция теплового потока от внутреннего газа до внутренней стены |
Q1,cond | Уровень теплопередачи проводимости |
Q2 | Уровень теплопередачи |
Q2,conv | Теплопередача конвекции |
Q2,cond | Проводимость теплового потока от внешнего среднего фрагмента стены к внешней стене |
Qmass | Тепло аккумулируется в количестве тепла |
hint | Внутренний коэффициент теплопередачи конвекции |
xint | Внутренние массовые точки останова скорости потока жидкости |
Aint_conv | Внутренняя область конвекции потока |
Tint_gas | Температура газа в емкости |
Tw_int | Температура внутренней стены емкости |
kint | Внутренняя стенная теплопроводность |
Aint_cond | Внутренняя область проводимости |
Dint_cond | Внутренняя толщина стенок |
hext | Внешний коэффициент теплопередачи конвекции |
xext | Внешние точки останова скорости |
Aext_conv | Внешняя область конвекции |
Text_gas | Внешняя температура газа |
Tw_ext | Температура внешней стены емкости |
kext | Внешняя стенная теплопроводность |
Aext_cond | Внешняя область проводимости |
Dext_cond | Внешняя толщина стенок |
Tmass | Температура количества тепла |
cp_wall | Стенная теплоемкость |
mwall | Количество тепла |
Flwspd | Внешняя скорость потока |
| Средняя внутренняя массовая скорость потока жидкости |
Учет степени
Для учета степени блок реализует их уравнение на основе количества портов выхода и входа.
Сигнал шины | Описание | Уравнения |
---|
PwrInfo
|
PwrTrnsfrd — Степень передается между блоками
| PwrHeatFlwi
| Порт i тепловой поток | qi |
PwrNotTrnsfrd — Степень, пересекающая контур блока, но не переданный
| PwrHeatTrnsfr
| Уровень теплопередачи от стены, чтобы управлять объемом | - Qwall |
PwrStored — Сохраненный тариф на энергоносители изменения
| PwrHeatStored
| Уровень тепла сохранен в объеме управления |
|
Например, если вы конфигурируете свой блок с 3 входными портами и 2 портами выхода, блок реализует эти уравнения
Сигнал шины | Описание | Уравнения |
---|
PwrInfo
|
PwrTrnsfrd — Степень передается между блоками
| PwrHeatFlw1
| Вставьте порт 1 тепловой поток | q1 |
PwrHeatFlw2
| Вставьте порт 2 тепловых потока | q2 |
PwrHeatFlw3
| Вставьте порт 3 тепловых потока | q3 |
PwrHeatFlw4
| Порт Outlet 4 тепловых потока | q4 |
PwrHeatFlw5
| Порт Outlet 5 тепловых потоков | q5 |
PwrNotTrnsfrd — Степень, пересекающая контур блока, но не переданный
| PwrHeatTrnsfr
| Уровень теплопередачи от стены, чтобы управлять объемом | - Qwall |
PwrStored — Сохраненный тариф на энергоносители изменения
| PwrHeatStored
| Уровень тепла сохранен в объеме управления |
|
Порты
Входной параметр
развернуть все
C
— Вставьте массовую скорость потока жидкости, уровень теплового потока, массовые части
двухсторонний порт коннектора
Соедините шиной содержащий:
MassFlw
— Массовая скорость потока жидкости через вход, в kg/s
HeatFlw
— Вставьте уровень теплового потока в J/s
MassFrac
— Вставьте 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
Зависимости
Чтобы создать входные порты, задайте параметр Number of inlet ports.
HeatTrnsfrRate
— Теплопередача
scalar
Внешний вход теплопередачи, чтобы управлять объемом, qhe, в Kg/s.
Зависимости
Чтобы создать этот порт, выберите External input
для параметра Heat transfer model.
ExtnlFlwVel
— Внешняя скорость потока
скаляр
Внешняя скорость потока, Flwspd, в m/s.
Зависимости
Чтобы создать этот порт, выберите External wall convection
для параметра Heat transfer model.
ExtnlTemp
— Температура окружающей среды, K
scalar
Зависимости
Чтобы создать этот порт, выберите External wall convection
для параметра Heat transfer model.
Вывод
развернуть все
Info
— Сигнал шины
шина
Сигнал шины, содержащий эти вычисления блока.
Сигнал | Описание | Модули |
---|
Vol
|
Prs
|
Давление объема
|
Па
|
Temp
|
Температура объема
|
K
|
Enth
|
Объем определенная энтальпия
|
J/kg
|
Species
|
O2MassFrac
|
Кислородная часть массы
|
Нет данных
|
N2MassFrac
|
Часть массы азота
|
Нет данных
|
UnbrndFuelMassFrac
|
Незаписанная газовая массовая часть
|
Нет данных
|
CO2MassFrac
|
Часть массы углекислого газа
|
Нет данных
|
H2OMassFrac
|
Часть водной массы
|
Нет данных
|
COMassFrac
|
Часть массы угарного газа
|
Нет данных
|
NOMassFrac
|
Азотная окисная массовая часть
|
Нет данных
|
NO2MassFrac
|
Часть массы диоксида азота
|
Нет данных
|
NOxMassFrac
|
Азотная часть массы диоксида окиси и азота
|
Нет данных
|
PmMassFrac
|
Часть массы твердых примесей в атмосфере
|
Нет данных
|
AirMassFrac
|
Часть массы воздуха
|
Нет данных
|
BrndGasMassFrac
|
Записанная газовая массовая часть
|
Нет данных
|
HeatTrnsfr
|
HeatTrnsfrRate
|
Стенной уровень теплопередачи
|
J/s
|
MassFlw
|
Средняя внутренняя массовая скорость потока жидкости
|
kg/s
|
IntrnTemp
|
Температура газа в емкости
|
K
|
PwrInfo
| PwrTrnsfrd
| PwrHeatFlwi
| Порт i тепловой поток | W |
PwrNotTrnsfrd
| PwrHeatTrnsfr
| Уровень теплопередачи от стены, чтобы управлять объемом | W |
PwrStored
| PwrHeatStored
| Уровень тепла сохранен в объеме управления | W |
C
— Давление выхода, температура, энтальпия, массовые части
двухсторонний порт коннектора
Соедините шиной содержащий объем управления выходом:
Prs
— Поместите в камеру давление в Па
Temp
— Температура газа, в K
Enth
— Определенная энтальпия, в J/kg
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
Зависимости
Чтобы создать порты выхода, задайте параметр Number of outlet ports.
Параметры
развернуть все
Блокируйте опции
Number of inlet ports
— Количество портов
1
(значение по умолчанию) | 0
| 2
| 3
| 4
Количество входных портов.
Зависимости
Чтобы создать входные порты, задайте номер.
Number of outlet ports
— Количество портов
1
(значение по умолчанию) | 0
| 2
| 3
| 4
Количество портов выхода.
Зависимости
Чтобы создать порты выхода, задайте номер.
Heat transfer model
— Выберите модель
Constant
(значение по умолчанию) | External input
| External wall convection
Зависимости
Выбор Constant
или External wall convection
включает параметры Heat Transfer.
Image type
— Цвет значка
Cold
(значение по умолчанию) | Hot
Выберите цвет для значка блока:
Cold
для синего
Hot
для красного
Общий
Chamber volume, Vch
объем
scalar
Поместите в камеру объем, Vch, в м^3.
Initial chamber pressure, Pinit
— Давление
scalar
Начальное давление емкости, Pvol, в Па.
Initial chamber temperature, Tinit
— Температура
scalar
Начальная температура емкости, Tvol, в K.
Ideal gas constant, R
— Идеальная газовая константа
scalar
Идеальная газовая константа, R, в J / (kg*K).
Specific heat capacity, cp
— Удельная теплоемкость
scalar
Удельная теплоемкость, cp, в J / (kg · K.
Теплопередача
Heat transfer rate, q_he
— Уровень
scalar
Постоянный уровень теплопередачи, qhe, в J/s.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите Constant
для параметра Heat transfer model.
External convection heat transfer coefficient, ext_tbl
— Множьте внешний воздух
vector
Внешний коэффициент теплопередачи конвекции, hext, в W / (m^2K).
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите External wall convection
для параметра Heat transfer model.
External velocity breakpoints, ext_bpts
— Множьте внешний воздух
linspace(0,180,4)
(значение по умолчанию)
Внешние точки останова скорости, xext, в m/s.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите External wall convection
для параметра Heat transfer model.
External convection area, Aext_conv
— Множьте внешний воздух
scalar
Внешняя область конвекции, Aext_conv, в м^2.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите External wall convection
для параметра Heat transfer model.
Thermal mass, m_wall
— Разнообразная общая стена
scalar
Количество тепла, mwall, в kg.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите External wall convection
для параметра Heat transfer model.
Wall heat capacity, cp_wall
— Разнообразная общая стена
scalar
Стенная теплоемкость, cp_wall, в J / (kg · K.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите External wall convection
для параметра Heat transfer model.
Initial mass temperature, Tmass
— Разнообразная общая стена
scalar
Начальная массовая температура, Tmass, в K.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите External wall convection
для параметра Heat transfer model.
External wall thickness, Dext_cond
— Разнообразная внешняя стена
scalar
Внешняя толщина стенок, Dext_cond, в m.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите External wall convection
для параметра Heat transfer model.
External conduction area, Aext_cond
— Разнообразная внешняя стена
scalar
Внешняя область проводимости, Aext_cond, в м^2.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите External wall convection
для параметра Heat transfer model.
External wall thermal conductivity, kint
— Разнообразная внешняя стена
scalar
Внешняя стенная теплопроводность, kext, в W / (m · K.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите External wall convection
для параметра Heat transfer model.
Internal wall thickness, Dint_cond
— Разнообразная внутренняя стена
scalar
Внутренняя толщина стенок, Dint_cond, в m.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите External wall convection
для параметра Heat transfer model.
Internal conduction area, Aint_cond
— Разнообразная внутренняя стена
scalar
Внутренняя область проводимости, Aint_cond, в м^2.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите External wall convection
для параметра Heat transfer model.
Internal wall thermal conductivity, kint
— Разнообразная внутренняя стена
scalar
Внутренняя стенная теплопроводность, kint, в W / (m · K.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите External wall convection
для параметра Heat transfer model.
Internal convection heat transfer coefficient, int_tbl
— Множьте внутренний воздух
vector
Внутренний коэффициент теплопередачи конвекции, hint, в W / (m^2K).
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите External wall convection
для параметра Heat transfer model.
Internal mass flow rate breakpoints, int_bpts
— Множьте внутренний воздух
vector
Внутренние точки останова скорости, xint, в kg/s.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите External wall convection
для параметра Heat transfer model.
Internal flow convection area, Aint_conv
— Множьте внутренний воздух
scalar
Внутренняя область конвекции, Aint_conv, в м^2.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите External wall convection
для параметра Heat transfer model.
Ссылки
[1] Хейвуд, основные принципы двигателя внутреннего сгорания Джона Б. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1988.
Расширенные возможности
Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.
Введенный в R2017a