Variable-Displacement Motor (IL)

Двигатель переменного смещения в изотермической жидкой системе

  • Библиотека:
  • Simscape / Жидкости / Изотермическая Жидкость / Pumps & Motors

Описание

Блок Variable-Displacement Motor (IL) моделирует двигатель со смещением переменного объема. Жидкость может переместиться от порта A до порта B, названного прямым режимом, или от порта B до порта A, названного реверсным режимом. Моторная операция режима происходит, когда существует перепад давления в направлении потока. Операция режима насоса происходит, когда существует перепад давления в направлении потока.

Вращение вала соответствует знаку объема жидкости, перемещающегося через двигатель, который получен как физический сигнал в порте D. Положительное жидкое смещение в D соответствует положительному вращению вала в прямом режиме. Отрицательное жидкое смещение в D соответствует отрицательной угловой скорости вала в прямом режиме.

Режимы работы

Блок имеет восемь режимов работы. Рабочий режим зависит от перепада давления от порта A до порта B, Δp = p p B; скорость вращения, ω = ω Rω C; и жидкое объемное смещение в порте D. Фигура выше сопоставляет эти режимы с октантами Δp-ω-D график:

  • Режим 1, Прямое движение: Положительная угловая скорость вала вызывает уменьшение давления от порта A до порта B, и теките из порта A к порту B.

  • Режим 2, Реверсивный насос: Теките из порта B к причинам порта A увеличение давления от B до A и отрицательной угловой скорости вала.

  • Режим 3, Реверсивный мотор: Отрицательная угловая скорость вала вызывает уменьшение давления от порта B до порта A, и теките из B к A.

  • Режим 4, Прямой насос: Теките из порта A к причинам B увеличение давления от A до B и отрицательной угловой скорости вала.

  • Режим 5, Реверсивный насос: Теките из порта B к причинам порта A увеличение давления от B до A и положительной угловой скорости вала.

  • Режим 6, Прямое движение: Положительная угловая скорость вала вызывает уменьшение давления от A до B, и теките из A к B.

  • Режим 7, Прямой насос: Теките из порта A к причинам B увеличение давления от A до B и положительной угловой скорости вала.

  • Режим 8, Реверсивный мотор: Отрицательная угловая скорость вала вызывает уменьшение давления от порта B до порта A, и теките из B к A.

Моторный блок имеет аналитичный, интерполяционная таблица и параметризация физического сигнала. При использовании табличных данных или входного сигнала для параметризации, можно принять решение охарактеризовать моторную операцию на основе КПД или потерь.

Пороговый Pressure drop threshold for motor-pump transition параметров, Angular velocity threshold for motor-pump transition и Displacement threshold for motor-pump transition идентифицируют области, где численно сглаживавший переход потока между моторными операционными режимами может произойти. При давлении и порогах скорости вращения, выберите область перехода, которая обеспечивает некоторое поле для срока перехода, но которая мала достаточно относительно типичного моторного перепада давления и скорости вращения так, чтобы это не влияло на результаты вычисления. Для порога смещения выберите пороговое значение, которое меньше, чем типичный рабочий объем во время нормального функционирования.

Аналитический Leakage and friction parameterization

Если вы устанавливаете Leakage and friction parameterization на Analytical, блок вычисляет внутреннюю утечку и трение вала от постоянной номинальной стоимости скорости вала, перепада давления, объемного смещения и крутящего момента. Уровень утечек, который коррелируется с перепадом давления по двигателю, вычисляется как:

m˙leak=KρavgΔp,

где:

  • Именем Δp является p p B.

  • ρ в среднем является средней плотностью жидкости.

  • K является коэффициентом Хагена-Пуазейля за аналитическую потерю,

    K=Dnomωnom(1ηv,nom1)Δpnom,

    где:

    • Именем D является Nominal displacement.

    • Именем ω является Nominal shaft angular velocity.

    • Именем η является Volumetric efficiency at nominal conditions.

Крутящий момент, который связан с моторным перепадом давления, вычисляется как:

τfr=(τ0+k|ΔpDDnom|)tanh(4ω5×105ωnom),

где:

  • τ 0 является No-load torque.

  • k является Friction torque vs. pressure drop coefficient at nominal displaceemnt.

  • Δp является перепадом давления между портами A и B.

  • ω является относительной угловой скоростью вала, или ωRωC.

Параметризация табличных данных

При использовании табличных данных для моторных КПД или потерь, можно обеспечить данные для одного или нескольких моторных операционных режимов. Знаки табличных данных определяют операционный режим блока. Когда данные обеспечиваются меньше чем для восьми операционных режимов, блок вычисляет данные о дополнении для другого режима (режимов) путем расширения определенных данных в остающиеся октанты.

Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies параметризация

Уровень утечек вычисляется как:

m˙leak=m˙leak,motor(1+α2)+m˙leak,pump(1α2),

где:

  • m˙leak,pump=(ηυ1)m˙ideal

  • m˙leak,motor=(1ηv)m˙

и η v является объемным КПД, который интерполирован от обеспеченных пользователями табличных данных. Срок перехода, α,

α=tanh(4ΔpΔpthreshold)tanh(4ωωthreshold)tanh(4DDthreshold),

где:

  • Δp является p p B.

  • Порогом Δp является Pressure drop threshold for motor-pump transition.

  • ω является ω Rω C.

  • Порогом ω является Angular velocity threshold for motor-pump transition.

Крутящий момент вычисляется как:

τfr=τfr,pump(1+α2)+τfr,motor(1α2),

где:

  • τfr,pump=(ηm1)τ

  • τfr,motor=(1ηm)τideal

и η m является механическим КПД, который интерполирован от обеспеченных пользователями табличных данных.

Tabulated data - volumetric and mechanical losses параметризация

Уровень утечек вычисляется как:

m˙leak=ρavgqloss(Δp,ω,D),

где потеря q интерполирована от параметра Volumetric loss table, q_loss(dp,w,D), который основан на предоставленных пользователями данных для перепада давления, угловой скорости вала и жидкого объемного смещения.

Момент трения вала вычисляется как:

τfr=τloss(Δp,ω,D),

где потеря τ интерполирована от параметра Mechanical loss table, torque_loss(dp,w,D), который основан на предоставленных пользователями данных для перепада давления, угловой скорости вала и жидкого объемного смещения.

Параметризация входного сигнала

Когда Leakage and friction parameterization установлен toInput signal - volumetric and mechanical efficiencies, порты EV и EM включены. Внутренняя утечка и трение вала вычисляются таким же образом как Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies параметризация, за исключением того, что η v и η m получены непосредственно в портах EV и EM, соответственно.

Когда Leakage and friction parameterization установлен toInput signal - volumetric and mechanical losses, порты LV и LM включены. Эти порты получают утечку и момент трения как положительные физические сигналы. Уровень утечек вычисляется как:

m˙leak=ρavgqLVtanh(4Δppthresh),

где:

  • LV q является утечкой, полученной в порте LV.

  • p молотит, параметр Pressure drop threshold for motor-pump transition.

Момент трения вычисляется как:

τfr=τLMtanh(4ωωthresh),

где

  • τ LM является моментом трения, полученным в порте LM.

  • ω молотит, параметр Angular velocity threshold for motor-pump transition.

Объемная область значений и область значений механического КПД между пользовательскими заданными минимальными и максимальными значениями. Любые значения ниже или выше, чем эта область значений возьмут минимальные и максимальные заданные значения, соответственно.

Моторная операция

Моторная скорость потока жидкости:

m˙=m˙ideal+m˙leak,

где m˙ideal=ρavgDω.

Моторный крутящий момент:

τ=τidealτfr,

где τideal=DΔp.

Механическая мощность, извлеченная валом двигателя:

φmech=τω,

и моторная гидравлическая мощность:

φhyd=Δpm˙ρavg.

Чтобы быть уведомленными, если блок действует вне предоставленных табличных данных, можно установить Check if operating beyond the octants of supplied tabulated data на Warning получить предупреждение, если это происходит, или Error остановить симуляцию, когда это происходит. При использовании входного сигнала за объемные или механические потери вы можете быть уведомлены, если симуляция превосходит рабочие режимы параметром Check if operating beyond motor mode.

Можно также контролировать моторную функциональность. Установите Check if pressures are less than motor minimum pressure на Warning получить предупреждение, если это происходит, или Error остановить симуляцию, когда это происходит.

Порты

Сохранение

развернуть все

Жидкая запись или выходной порт к двигателю.

Жидкая запись или выходной порт к двигателю.

Вращение угловой скорости вала и крутящего момента.

Моторная случающаяся ссылочная скорость вращения и крутящий момент.

Входной параметр

развернуть все

Объемное смещение двигателя, в м^3/рад в виде физического сигнала.

Моторный КПД для жидкого смещения в виде физического сигнала. Значение должно быть между 0 и 1.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Leakage and friction parameterization на Input signal - volumetric and mechanical efficiencies.

Моторный КПД для механической экстракции энергии в виде физического сигнала. Значение должно быть между 0 и 1.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Leakage and friction parameterization на Input signal - volumetric and mechanical efficiencies.

Моторные объемные потери, в м^3/c в виде физического сигнала.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Leakage and friction parameterization на Input signal - volumetric and mechanical losses.

Моторные механические потери в N*m в виде физического сигнала.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Leakage and friction parameterization на Input signal - volumetric and mechanical losses.

Параметры

развернуть все

Параметризация характеристик утечки и трения двигателя.

  • В Analytical параметризация, уровень утечек и момент трения вычисляются аналитическими уравнениями.

  • В Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies параметризация, уровень утечек и трение крутящего момента вычислены от предоставленного пользователями Pressure drop vector, dp, Shaft angular velocity vector, w и параметров Displacement vector, D и интерполированы из 3-D зависимых таблиц Volumetric efficiency table, e_v(dp,w,D) и Mechanical efficiency table, e_m(dp,w,D).

  • В Tabulated data - volumetric and mechanical loss параметризация, уровень утечек и трение крутящего момента вычисляются от предоставленного пользователями Pressure drop vector, dp; Shaft angular velocity vector, w; и параметры Displacement vector, D и интерполированный из 3-D зависимых таблиц Volumetric loss table, q_loss(dp,w,D) и Mechanical loss table, torque_loss(dp,w,D).

  • В Input signal - volumetric and mechanical efficiencies параметризация, объемное и механический КПД получены как физические сигналы в портах EV и EM, соответственно.

  • В Input signal - volumetric and mechanical loss параметризация, уровень утечек и момент трения получены как физические сигналы в портах LV и LM, соответственно.

Количество жидкости перемещено валом, вращающимся под номинальными условиями работы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Analytical.

Скорость вращения вала под номинальными условиями работы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Analytical.

Моторный перепад давления между жидким входом и выходом под номинальными условиями работы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Analytical.

Отношение фактической скорости потока жидкости к идеальной скорости потока жидкости при номинальных условиях.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Analytical.

Минимальное значение крутящего момента, чтобы преодолеть трение изоляции и вызвать движение вала.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Analytical.

Коэффициент пропорциональности между моментом трения и моторным перепадом давления.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Analytical.

Вектор значений перепада давления для табличной параметризации утечки и трения крутящего момента. Этот вектор формирует независимую ось с Shaft angular velocity vector, w и параметрами Displacement vector, D для 3-D зависимого Volumetric efficiency table, e_v(dp,w,D) и параметрами Mechanical efficiency table, e_m(dp,w,D). Векторные элементы должны быть перечислены в порядке возрастания.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на также:

  • Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies

  • Tabulated data - volumetric and mechanical losses

Вектор данных о скорости вращения для табличной параметризации утечки и трения крутящего момента. Этот вектор формирует независимую ось с Shaft angular velocity vector, w и параметрами Displacement vector, D для 3-D зависимого Volumetric efficiency table, e_v(dp,w,D) и параметрами Mechanical efficiency table, e_m(dp,w,D). Векторные элементы должны быть перечислены в порядке возрастания.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на также:

  • Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies

  • Tabulated data - volumetric and mechanical losses

Вектор объемных данных о смещении для табличной параметризации утечки и трения крутящего момента. Этот вектор формирует независимую ось с Shaft angular velocity vector, w и параметрами Pressure drop vector, dp для 3-D зависимого Volumetric efficiency table, e_v(dp,w,D) и параметрами Mechanical efficiency table, e_m(dp,w,D). Векторные элементы должны быть перечислены в порядке возрастания.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на также:

  • Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies

  • Tabulated data - volumetric and mechanical losses

M-by-N-by-P матрица объемных КПД при заданном перепаде давления жидкости, угловой скорости вала и объемном смещении. Линейная интерполяция используется между табличными элементами. M, N и P являются размерами соответствующих векторов:

  • M является количеством векторных элементов в параметре Pressure drop vector, dp.

  • N является количеством векторных элементов в параметре Shaft angular velocity vector, w.

  • P является количеством векторных элементов в параметре Displacement vector, D.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies.

M-by-N-by-P матрица механического КПД при заданном перепаде давления жидкости, угловой скорости вала и смещении. Линейная интерполяция используется между табличными элементами. M, N и P являются размерами соответствующих векторов:

  • M является количеством векторных элементов в параметре Pressure drop vector, dp.

  • N является количеством векторных элементов в параметре Shaft angular velocity vector, w.

  • P является количеством векторных элементов в параметре Displacement vector, D.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies.

M-by-N-by-P матрица объемной утечки при заданном перепаде давления жидкости, угловой скорости вала и смещении. Линейная интерполяция используется между табличными элементами. M, N и P являются размерами соответствующих векторов:

  • M является количеством векторных элементов в параметре Pressure drop vector, dp.

  • N является количеством векторных элементов в параметре Shaft angular velocity vector, w.

  • P является количеством векторных элементов в параметре Displacement vector, D.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Tabulated data - volumetric and mechanical losses.

M-by-N-by-P матрица механических потерь при заданном перепаде давления жидкости и угловой скорости вала. Линейная интерполяция используется между табличными элементами. M, N и P являются размерами коррелированых векторов:

  • M является количеством векторных элементов в параметре Pressure drop vector, dp.

  • N является количеством векторных элементов в параметре Shaft angular velocity vector, w.

  • P является количеством векторных элементов в параметре Displacement vector, D.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Tabulated data - volumetric and mechanical losses.

Минимальное значение объемного КПД. Если входной сигнал ниже этого значения, объемный КПД установлен в минимальный объемный КПД.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Input signal - volumetric and mechanical efficiencies.

Максимальное значение объемного КПД. Если входной сигнал выше этого значения, объемный КПД установлен в максимальный объемный КПД.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Input signal - volumetric and mechanical efficiencies.

Минимальное значение механического КПД. Если входной сигнал ниже этого значения, механический КПД установлен в минимальный механический КПД.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Input signal - volumetric and mechanical efficiencies.

Максимальное значение механического КПД. Если входной сигнал выше этого значения, механический КПД установлен в максимальный механический КПД.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Input signal - volumetric and mechanical efficiencies.

Моторный перепад давления, который указывает на порог перехода между функциональностью двигателя и насоса. Область перехода задана приблизительно 0 МПа между положительными и отрицательными величинами порога перепада давления. В этой области перехода вычисленный уровень утечек и момент трения настроены согласно термину перехода α, чтобы гарантировать плавный переход от одного режима до другого.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на также:

  • Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies

  • Input signal - volumetric and mechanical efficiencies

  • Input signal - volumetric and mechanical losses

Угловая скорость вала, которая указывает на порог перехода между функциональностью двигателя и насоса. Область перехода задана приблизительно 0 рад/с между положительными и отрицательными величинами порога скорости вращения. В этой области перехода вычисленный уровень утечек и момент трения настроены согласно термину перехода α, чтобы гарантировать плавный переход от одного режима до другого.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на:

  • Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies

  • Input signal - volumetric and mechanical efficiencies

  • Input signal - volumetric and mechanical losses

Объемное смещение, которое указывает на порог перехода между функциональностью двигателя и насоса. Область перехода задана приблизительно 0 cm^3/s между положительными и отрицательными величинами порога смещения. В этой области перехода вычисленный уровень утечек и момент трения настроены согласно термину перехода α, чтобы гарантировать плавный переход от одного режима до другого. Это также используется, чтобы перейти идеальный массовый расход жидкости, когда знак D изменяется.

Уведомить ли, если степени данных, которыми снабжают, превзойдены. Выберите Warning чтобы уведомить, когда блок использует значения вне предоставленной области значений данных. Выберите Error остановить симуляцию, когда блок использует значения вне предоставленной области значений данных.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на:

  • Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies

  • Tabulated data - volumetric and mechanical losses

Уведомить ли, если блок действует за пределами моторной функциональности режима. Выберите Warning чтобы уведомить, когда блок действует в режимах реверсивного насоса или форварде. Выберите Error остановить симуляцию, когда блок действует в режимах реверсивного насоса или форварде.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Input signal - volumetric and mechanical losses.

Уведомить ли, если жидкость в порте A или B испытывает низкое давление. Выберите Warning чтобы уведомить, когда давление падает ниже минимально заданного значения. Выберите Error остановить симуляцию, когда давление падает ниже минимально заданного значения.

Параметр помогает идентифицировать потенциальные условия для кавитации, когда жидкое давление падает ниже жидкого давления пара.

Более низкий порог приемлемого давления в моторном входе или выхода.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Check if pressures are less than motor minimum pressure на также:

  • Warning

  • Error

Введенный в R2020a

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте