Смоделируйте тепловой жидкий конвейер
Этот пример показывает, как смоделировать управляемый насосом тепловой жидкий конвейер. Трубопроводная система включает насос, трубопровод и два тепловых жидких резервуара. Насос производит энергию, и трубопровод передает жидкость между резервуарами. Резервуары действуют как граничные условия давления и температуры для трубопроводной системы. Обратите внимание на то, что "тепловой" относится к свойствам твердой системы, в то время как "тепловая жидкость" относится к свойствам гидросистемы.
Тепловой жидкий схематичный конвейер
Условия резервуара фиксируются при комнатной температуре, 293.15 K и атмосферном давлении, 0,101325 МПа. Внешняя температура поверхности трубопровода фиксируется при температуре 275 K. Объем жидкости трубопровода первоначально при комнатной температуре, но, через совместное воздействие нагревания из-за трения и проводящего охлаждения, постепенно сдвиги к новому установившемуся значению. Тепловое сопротивление трубопровода является комбинацией этих конвективных и проводящих сопротивлений.
Передайте тепловые сопротивления по каналу
Блок Pipe (TL) моделирует конвективное тепловое сопротивление во внутренней поверхности трубопровода и нагревании из-за трения в тепловой жидкости. Блок Conductive Heat Transfer моделирует проводящее тепловое сопротивление между внутренними и внешними поверхностями трубопровода.
Запустите новую модель
В командной строке MATLAB® введите
ssc_new. MATLAB открывает шаблон модели Simscape™. Этот шаблон обеспечивает начальную точку для вашей модели Simscape Fluids™ и включает блок Solver Configuration, блок конвертера PS Simulink, блок конвертера Simulink PS и блок Scope, который позволяет вам просмотреть результаты своей симуляции. Вам не будет нужен блок Simulink-PS Converter в этом примере.Сохраняйте модель часто, когда вы добавляете новые блоки.
Во вкладке Simulation нажмите Library Browser. Во всплывающем окне, select Simscape> библиотека Foundation Library> Thermal Liquid> Utilities и перетаскивают блок Thermal Liquid Settings (TL) к холсту модели. Этот блок задает физические свойства тепловой жидкости, включая ее вязкость, теплопроводность и модуль объемной упругости.
Соедините Solver Configuration и блоки Thermal Liquid Settings (TL) как показано в фигуре. Блок Solver Configuration обеспечивает настройки решателя Simscape для вашей модели. Каждая физическая сеть требует блока Solver Configuration.
Смоделируйте конвейер
Откройте Library Browser. Библиотека Select Simscape> Foundation Library> Thermal Liquid> Elements, перетащите два блока Reservoir (TL) к холсту модели. Блоки резервуара устанавливают граничные условия давления и температуры для конвейерной модели.
От библиотеки Simscape> Fluids> Thermal Liquid вставьте эти блоки.
Блок Библиотека Цель Pipe (TL) Pipes & Fittings Кабелепровод для тепловой жидкости между резервуарами Fixed-Displacement Pump (TL) Pumps & Motors Источник производства электроэнергии Соедините блоки и проверьте ваши связи в фигуре ниже. Обратите внимание на то, что блоки могут быть повернуты.
Port A блока Pipe (TL) соединяется с port B блока Fixed-Displacement Pump (TL).
Port B блока Pipe (TL) соединяется с одним блоком Reservoir (TL). Это служит тепловым жидким приемником.
Port A блока Fixed-Displacement Pump (TL) соединяется со вторым блоком Reservoir (TL), блоком Solver Configuration и блоком Thermal Liquid Settings (TL). Блок Reservoir служит тепловым жидким источником.
Составные цвета указывают на физические области, которые они представляют: желтый для Тепловой Жидкости, красной для Теплового, и зеленой для Вращательного механического устройства. Насос и блоки трубопровода являются многодоменными блоками, которые можно использовать, чтобы соединить интерфейсом с различными физическими доменами.
В блоке Pipe (TL), установленном параметр Pipe length на
1000m. Эта длина приводит к заметному падению давления из-за рассеяния и теплопередачи трением в стенах трубопровода.
Введите тепловую проводимость
Откройте Library Browser и вставьте эти блоки из Simscape> Foundation Library.
Блок Библиотека Цель Conductive Heat Transfer Thermal> Thermal Elements Моделирует проводящие потери тепла через стену трубопровода к окружающей среде Thermal Reference Thermal> Thermal Elements Обеспечивает температурную ссылку для входа физического сигнала Controlled Temperature Source Thermal> Thermal Sources Законы как идеальный источник энергии и обеспечивают температуру независимо от уровня теплового потока PS Constant Physical Signals> Sources Задает температуру окружающей среды Соедините блоки и проверьте ваши связи в фигуре ниже. Обратите внимание на то, что блоки могут быть повернуты.
Соедините port B блока Conductive Heat Transfer к port H блока Pipe (TL).
Соедините port B Управляемого Температурного Исходного блока к port A блока Conductive Heat Transfer.
Соедините блок PS Constant с port S Управляемого Температурного Исходного блока.
Соедините блок Thermal Reference с port A Управляемого Температурного Исходного блока.
В Окне Параметров блоков PS Constant, установленном параметр Constant на
275 K. Это - температура среды.В блоке Conductive Heat Transfer, установленном параметр Area на
pi*0.1128*1000m 2. Это - площадь поверхности трубопровода в терминах гидравлического диаметра,0.1128m, и длина,1000m. Значение Thermal conductivity по умолчанию для меди,401 W/(mK).
Смоделируйте крутящий момент насоса
Откройте Library Browser и вставьте эти блоки из Simscape Foundation Library.
Блок Библиотека Цель Ideal Torque Source Mechanical> Mechanical Sources Устанавливает уровень крутящего момента насоса как физический сигнал Mechanical Rotational Reference Mechanical> Rotational Elements Законы как ссылка для Идеального Источника Крутящего момента и обеспечивают физический сигнал по заданному значению PS Constant Дважды кликните на пробеле браузера, введите PS Constant и поразите Enter Задает крутящий момент насоса Соедините блоки и проверьте ваши связи в фигуре. Обратите внимание на то, что блоки могут быть повернуты.
Соедините port R блока Pump (TL) Фиксированного смещения, который представляет вращающийся вал насоса к port R Идеального Исходного блока Крутящего момента.
Соедините port C Идеального Исходного блока Крутящего момента, который представляет преобразование регистра насоса к port C блока Fixed-Displacement Pump (TL) и блока Mechanical Rotational Reference.
Соедините port S Идеального Исходного блока Крутящего момента с блоком PS Constant.
В окне PS Constant Block Parameters, установленном параметр Constant на
50 N*m.
Добавьте тепловые жидкие датчики
Откройте Library Browser и добавьте эти блоки в модель.
Блок Библиотека Цель Mass & Energy Flow Rate Sensor (TL) Simscape > Foundation Library> Thermal Liquid> Sensors Измеряет переменные Through Тепловой Жидкой области и возвращает физический сигнал PS-Simulink Converter Simscape> Utilities Преобразовывает физический сигнал в сигнал Simulink® Scope Simulink> Sinks Сигналы Simulink графиков Соедините блоки и проверьте ваши связи в фигуре. Обратите внимание на то, что блоки могут быть повернуты.
Ваш блок Pipe (TL) соединяется с Резервуаром от Раздела 1.5.4, который обеспечивает граничные условия давления и температуры для системы. Вы теперь добавите способ измерить поток трубопровода. Отключите port B блока Pipe (TL) из блока Reservoir и соедините его с port A блока Mass & Energy Flow Rate Sensor (TL).
Соедините port B блока Mass & Energy Flow Rate Sensor с блоком Reservoir.
Соедините port M Массы & энергетического блока Sensor (TL) скорости потока жидкости с блоком PS-Simulink Converter.
Соедините блок PS-Simulink Converter с блоком Scope. Кликните по блоку Scope и назовите его "Массовым Осциллографом Скорости потока жидкости".
Откройте Library Browser и добавьте эти блоки в модель. Вы будете также использовать блоки PS-Simulink Converter и Scope, которые были включены, когда вы открыли свою новую модель.
Блок Библиотека Цель Pressure & Temperature Sensor (TL) Simscape > Foundation Library> Thermal Liquid> Sensors Измеряет переменные Across Тепловой Жидкой области и возвращает физический сигнал Absolute Reference (TL) Simscape > Foundation Library> Thermal Liquid> Elements Обеспечивает ссылку управления, где давление и температура равно нулю Соедините блоки и проверьте ваши связи в фигуре. Обратите внимание на то, что блоки могут быть повернуты.
Создайте ветвь из port B блока Mass & Energy Flow Rate Sensor (TL) и соедините его с port A блока Pressure & Temperature Sensor (TL).
Соедините port B блока Pressure & Temperature Sensor(TL) с блоком Absolute Reference.
Соедините port T блока Pressure & Temperature Sensor (TL) с блоком PS-Simulink Converter.
Если PS-Simulink Converter уже не соединяется с остающимся блоком Scope, подключение два. Кликните по этому блоку Scope и назовите его "Температурным Осциллографом".
Симулируйте конвейерную модель
Шаблон модели Simscape задает подходящие настройки решателя для этой модели. Можно запустить симуляцию путем открытия вкладки Simulation и нажатия на Run> Run. Если модель скомпилировала, откройте Массовый Осциллограф Скорости потока жидкости. Ваш график должен показать номер с переодеванием в скорости потока жидкости как тепловые жидкие переходы от состояния отдыха к новой установившейся скорости.
Можно экспериментировать с другими настройками блока и входными сигналами. Попытайтесь установить блок Pipe (TL) параметр Fluid inertia на On, затем запустите свою модель. Рисунок показывает совместное воздействие жидкой динамической сжимаемости и инерции жидкости на массовом графике скорости потока жидкости.
