Gas-Charged Accumulator

Гидравлический аккумулятор с газом как сжимаемый носитель

Библиотека

Аккумуляторы

Описание

Этот блок моделирует заряженный газом аккумулятор. Аккумулятор состоит из предзаряженной газовой камеры и жидкой камеры. Жидкая камера соединяется с гидравлической системой. Камеры разделяются перегородкой, поршнем или другим видом диафрагмы.

Когда давление жидкостиво входном отверстии аккумулятора становится больше, чем давление предзарядки, жидкость поступает в аккумулятор и сжимает газ, сохраняя гидравлическую энергию. Уменьшение давления жидкости заставляет газ расширяться и вытесняет жидкость из аккумулятора в систему.

Во время типичных операций давление в газовой камере равно давлению в камере с жидкостью. Однако, если давление во входе аккумулятора опускается ниже давления перед зарядом, газовая камера становится изолированной от системы. В этой ситуации камера с жидкостью пуста, и давление в газовой камере остается постоянным и равным давлению перед зарядом. Давление во входе аккумулятора зависит от гидравлической системы, с которой соединяется аккумулятор. Если давление в аккумуляторе вставило сборки до давления перед зарядом или выше, жидкость вводит аккумулятор снова.

Движение диафрагмы между камерой с жидкостью и газовой камерой ограничивается двумя жесткими упорами, которые ограничивают расширение и сокращение объема жидкости. Объем жидкости ограничивается, когда камера с жидкостью полностью заполнена и когда камера с жидкостью пуста. Жесткие упоры моделируются с конечной жесткостью и затуханием. Это означает, что для объема жидкости возможно стать отрицательным или больше, чем емкость камеры с жидкостью, в зависимости от значений коэффициента жесткости жесткого упора и входного давления аккумулятора.

Схема представляет заряженный газом аккумулятор. Общий объем аккумулятора (V T) разделен на камеру с жидкостью слева и газовую камеру справа вертикальной диафрагмой. Расстояние между левой стороной и диафрагмой задает объем жидкости (V F). Расстояние между правой стороной и диафрагмой задает объем газа (V T – V F). Емкость камеры с жидкостью (V C) меньше общего объема аккумулятора (V T) так, чтобы объем газа никогда не становился нулевым.

Давление, при котором происходит контакт диафрагмы с ограничителем моделируется терминами жесткости и демпфирования. Зависимость давления и объема газа в текущем состоянии и состоянии предварительной зарядки определяется политропным отношением с давлением жидкости, приводящей диафрагму в сбалансированное состояние:

(pG+pA)(VT−VF)k=(ppr+pA)VTk

pF=pG+pHS

VC=VT−Vdead

pHS={KS(VF−VC)+KdqF+(VF−VC)если VF≥VCKSVF−KdqF−VFесли VF≤00в противном случае

qF+={qFесли qF≥00в противном случае

qF−={qFесли qF≤00в противном случае

где

V TСуммарный объем аккумулятора, включая камеру с жидкостью и газовую камеру
V FОбъем жидкости в аккумуляторе
V initНачальный объем жидкости в аккумуляторе
V CЕмкость камеры с жидкостью, различие между общим объемом аккумулятора и газовой камерой мертвый объем
Мертвый VМертвый объем газовой камеры, небольшая часть газовой камеры, которая остается заполненной газом, когда камера с жидкостью полностью заполнена
p FЖидкое давление (прибор) в камере с жидкостью, которая равна давлению во входе аккумулятора
PR pДавление (прибор) в газовой камере, когда камера с жидкостью пуста
p AАтмосферное давление
p GДавление газа (прибор) в газовой камере
HS pКонтактное давление жесткого упора
K sКоэффициент жесткости жесткого упора
K dКоэффициент демпфирования жесткого упора
kОтношение удельной теплоемкости (коэффициент адиабаты)
q FУровень потока жидкости в аккумулятор, который положителен если потоки жидкости в аккумулятор

Скорость потока жидкости в аккумулятор равна скорости изменения объема камеры с жидкостью:

qF=dVFdt

В t = 0, начальным условием является V F = V init, где V init является значением, вы присваиваете параметру Initial fluid volume.

Блок Gas-Charged Accumulator не рассматривает загрузку на диафрагму. Чтобы смоделировать дополнительные эффекты, такие как инерция диафрагмы и трение, можно создать заряженный газом аккумулятор как подсистему или составной компонент, похожий на блок-схему ниже.

Основные допущения и ограничения

  • Процесс в газовой камере принимается политропным.

  • Загружение на диафрагме, такой как инерция или трение, не рассматривается.

  • Гидравлическое сопротивление входного отверстия не учитывается.

  • Сжимаемость жидкости не учитывается.

Параметры

Вкладка параметров

Total accumulator volume

Суммарный объем аккумулятора включая камеру с жидкостью и газовую камеру. Это - сумма емкости камеры с жидкостью и минимального объема газа. Значением по умолчанию является 8e-3 м^3.

Minimum gas volume

Мертвый объем газовой камеры, небольшая часть газовой камеры, которая остается заполненной газом, когда камера с жидкостью полностью заполнена. Ненулевой объем необходим так, чтобы давление газа не становилось бесконечным, когда камера с жидкостью полностью заполнена. Значением по умолчанию является 4e-5 м^3.

Precharge pressure (gauge)

Давление (прибор) в газовой камере, когда камера с жидкостью пуста. Значением по умолчанию является 10e5 Па.

Specific heat ratio

Отношение удельной теплоемкости (коэффициент адиабаты). Для учета теплообмена можно установить его на значение обычно между 1 и 2, в зависимости от свойств газа в газовой камере. Для сухого воздуха в 20°C, это значение 1 для изотермического процесса и 1.4 для адиабатического (и изэнтропического) процесса. Значением по умолчанию является 1.4.

Hard-stop stiffness coefficient

Коэффициент пропорциональности контактного давления жесткого упора относительно объема жидкости, проникшего в жесткий упор. Жесткие упоры используются, чтобы ограничить объем жидкости от нуля до максимальной емкости камеры жидкости. Значением по умолчанию является 1e10 Па/м^3.

Hard-stop damping coefficient

Коэффициент пропорциональности контактного давления жесткого упора относительно расхода и объема жидкости, проникшего в жесткий упор. Жесткие упоры используются, чтобы ограничить объем жидкости от нуля до максимальной емкости камеры жидкости. Значением по умолчанию является 1e10 Pa*s/m^6.

Вкладка переменных

Accumulator flow rate

Объемный расход через порт аккумулятора в начальный момент времени. Программное обеспечение Simscape™ использует этот параметр, чтобы вести начальную настройку компонента и модели. Могут быть проигнорированы начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или несовместимы с моделью. Установите столбец Priority на High приоритизировать эту переменную над другими.

Volume of fluid

Объем жидкости в аккумуляторе в начальный момент времени. Программное обеспечение Simscape использует этот параметр, чтобы вести начальную настройку компонента и модели. Могут быть проигнорированы начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или несовместимы с моделью. Установите столбец Priority на High приоритизировать эту переменную над другими.

Pressure of liquid volume

Абсолютное давление в аккумуляторе в начальный момент времени. Программное обеспечение Simscape использует этот параметр, чтобы вести начальную настройку компонента и модели. Могут быть проигнорированы начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или несовместимы с моделью. Установите столбец Priority на High приоритизировать эту переменную над другими.

Глобальные параметры

Atmospheric pressure

Абсолютное давление среды. Значением по умолчанию является 101325 Па.

Порты

Блок имеет один гидравлический порт состояния, сопоставленный с входным отверстием аккумулятора.

Скорость потока жидкости положительна если потоки жидкости в аккумулятор.

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Введен в R2006a

Документация Simscape Fluids
Поддержка
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте