Translational Mechanical Converter (G)

Интерфейс между газовыми и механическими поступательными сетями

расширьте все на странице
  • Библиотека:

  • Simscape / Библиотека Основы / Газ / Элементы

Описание

Блок Translational Mechanical Converter (G) моделирует интерфейс между газовой сетью и механической поступательной сетью. Блок преобразует давление газа в механическую силу и наоборот. Это может использоваться в качестве базового блока для линейных приводов.

Конвертер содержит переменный объем газа. Давление и температура развивается на основе сжимаемости и тепловой способности этого объема газа. Если Mechanical orientation установлен в Positive, затем увеличение объема газа приводит к прямому вытеснению порта R относительно порта C. Если Mechanical orientation установлен в Negative, затем увеличение объема газа приводит к отрицательному смещению порта R относительно порта C.

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

Баланс массы

Массовое уравнение сохранения похоже на это для блока Constant Volume Chamber (G) с дополнительным условием, связанным с изменением в объеме газа:

∂M∂p⋅dpIdt+∂M∂T⋅dTIdt+ρIdVdt=m˙A

где:

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

  • ∂M∂T частная производная массы объема газа относительно температуры при постоянном давлении и объеме.

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

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

  • ρ я - плотность объема газа.

  • V является объемом газа.

  • t время.

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

Энергетический баланс

Уравнение энергосбережения также похоже на это для блока Constant Volume Chamber (G). Дополнительное условие составляет изменение в объеме газа, 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 объема газа относительно давления при постоянной температуре и объеме.

  • ∂U∂T частная производная внутренней энергии объема газа относительно температуры при постоянном давлении и объеме.

  • ФA является энергетической скоростью потока жидкости в порте A.

  • Q H является уровнем теплового потока в порте H.

  • h я - определенная энтальпия объема газа.

Частные производные для совершенных и полусовершенных газовых моделей

Частные производные массового M и внутренней энергии U объема газа, 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 объема газа.

  • V является объемом газа.

  • h я - определенная энтальпия объема газа.

  • Z является фактором сжимаемости.

  • R является определенной газовой константой.

  • Пи c является удельной теплоемкостью при постоянном давлении объема газа.

Частные производные для действительной газовой модели

Для действительной газовой модели, частных производных массового M и внутренней энергии U объема газа, 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 модулем объемной упругости объема газа.

  • α является изобарным тепловым коэффициентом расширения объема газа.

Объем газа

Объем газа зависит от смещения движущегося интерфейса:

V=Vdead+Sintxintεint

где:

  • Мертвый V является мертвым объемом.

  • Int S является интерфейсной площадью поперечного сечения.

  • Int x является интерфейсным смещением.

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

Обеспечьте баланс

Баланс силы через движущийся интерфейс на объеме газа

Fint=(penv−pI)Sintεint

где:

  • Int F является силой от порта R до порта C.

  • ENV p является давлением среды.

Переменные

Чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для переменных в блоках 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 Переменных в блоках и Начальные условия для Блоков с Конечным Объемом газа.

Допущения 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 жесткий упор, трение и инерция.

Порты

Сохранение

развернуть все

Порт сохранения газа сопоставлен с входом конвертера.

Тепловой порт сохранения, сопоставленный с температурой газа в конвертере.

Порт механической передачи сопоставлен с движущимся интерфейсом.

Порт механической передачи сопоставлен с преобразованием регистра конвертера.

Параметры

развернуть все

Выберите относительную ориентацию конвертера относительно объема газа конвертера:

  • Positive — Увеличение объема газа приводит к прямому вытеснению порта R относительно порта C.

  • Negative — Увеличение объема газа приводит к отрицательному смещению порта R относительно порта C.

Область, на которой газ проявляет давление, чтобы сгенерировать поступательную силу.

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

Зависимости

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

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

Объем газа, когда интерфейсное смещение 0.

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

Выберите метод спецификации при давлении 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.

Примеры модели

Pneumatic Actuation Circuit

Пневматическая схема приведения в действие

Как компоненты газа Библиотеки Основы могут использоваться, чтобы смоделировать управляемый пневматический привод. Распределительный клапан является подсистемой маскированной, созданной из Переменных Локальных блоков Ограничения (G), чтобы смоделировать открытие и закрытие путей к потоку. Привод Двойного действия является подсистемой маскированной, созданной из Поступательного Механического Конвертера (G) блоки, чтобы смоделировать интерфейс между газовой сетью и механической поступательной сетью.

Открытая модель
Gamma Stirling Engine

Гамма Engine Стерлинга

Смоделируйте Гамму механизм Стерлинга с помощью газа, тепловых, и механических компонентов Simscape™ и областей.

Открытая модель

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Темы

Введенный в R2017b

Документация Simscape
Поддержка
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте