Tank
Гидроемкость под давлением с переменным уровнем жидкости
- Библиотека:
Simscape / Жидкости / Гидравлика (Изотермическая) / Блоки Низкого Давления
Описание
Блок Tank моделирует гидроемкость под давлением с переменным уровнем жидкости. Бак имеет дополнительное количество портов в диапазоне от одного до трех с каждым номером, соответствующим варианту блока. Давление в баке фиксируется независимо от изменений в объеме жидкости или уровне жидкости. Бак вентилируется, если герметизация обнуляется — установка, соответствующая внутреннему давлению, равному атмосферному давлению.
Порты бака и вертикальные изменения порта
Блок учитывает разницу в высоте портов. Гидростатическое давление вычисляется отдельно для каждого порта при повышении уровня жидкости. Гидростатическое давление складывается давлением внутри бака — увеличение давления в порте при повышении уровня жидкости. Блок учитывает также незначительное падения давления в портах из-за фильтров, арматуры и других локальных сопротивлений потоку. Для моделирования этих потерь, блок содержит коэффициент падения давления для каждого порта.
Изменение количества портов
Чтобы изменить количество портов в баке, необходимо изменить активный вариант блока. Можно сделать это в контекстно-зависимом меню блока. Щелкните правой кнопкой по блоку, чтобы открыть меню и выбрать Simscape> Block choices, чтобы просмотреть или изменить активный вариант блока. Различные опции включают:
One inlet(значение по умолчанию) — Отсоединяет один гидравлический порт, T.Two inlets— Отсоединяет гидравлические порты A и B.Three inlets— Отсоединяет гидравлические порты A, B и C.
Порт A в Two inlets и Three inlets вариантами является прямая замена порта T в One inlet вариант.
Глубина порта и уровень жидкости
Порт T в One inlet вариант — или порт A, его замена в Two inlets и Three inlets варианты — по умолчанию расположены в нижней части бака. Глубина этого порта относительно верхней части объема жидкости равна уровню жидкости — высота объема жидкости:
где:
y T/A является глубиной порта T или A.
H является уровнем жидкости в баке.
Порты B и C в Two inlets и Three inlets варианты приняты, чтобы быть расположенными выше порта A. Глубины этих портов каждый вычисляются как разница между уровнем жидкости и высотой выше порта A:
и
где:
y B и y C являются глубинами портов B и C.
AB H и AC H являются высотой портов B и C относительно порта A.
Уровень жидкости, H, вычисляется в процессе моделирования из мгновенного объема жидкости. Это вычисление зависит от установки Tank volume parameterization. Если параметризация установлена в Constant cross-sectional area (настройка по умолчанию), уровень жидкости:
где:
V является объемом жидкости в баке в данный момент времени.
S является внутренней площадью поперечного сечения бака, заданного в параметре Tank cross-section area.
Если Tank volume parameterization установлен в Tabulated data — Volume vs. level, уровень жидкости вычисляется интерполяцией или экстраполяцией сведенных в таблицу данных об уровне жидкости, определенных функцией от объема жидкости:
Мгновенный объем жидкости меняется в зависимости от объемных расходов через осушенные порты. Этот объем увеличивается, если сумма всех скоростей потока жидкости положительна. Скорость потока жидкости положительна, если направлено от порта до внутренней части бака, то есть, если жидкость вводит бак. Скорость изменения объема жидкости задана как:
где q i - скорость потока жидкости в бак через порт, обозначенный i — T/A, B или C.
Скорость потока жидкости и перепад давления
Объемный расход через порт является функцией перепада давления от того порта до внутренней части бака. Скорость потока жидкости положительна, если перепад давления положителен — то есть, если давление выше в порте, чем в баке — и отрицательно в противном случае:
где:
A i - внутренняя площадь поперечного сечения порта, обозначенного i (T/A, B или C):
с d i как внутренний диаметр порта.
K i - коэффициент падения давления, заданный для порта.
ρ является плотностью гидравлической жидкости.
Δpi является перепадом давления от порта до внутренней части бака.
p Cr, i - критическое давление, при котором режим течения через порт переключается между ламинарным и турбулентным.
Критическое давление в порте вычисляется из критического числа Рейнольдса, внутренне устанавливается в значение 15, и от диаметра соответствующего порта. Критическое давление модулируется коэффициентом падения давления, заданным для порта — этим параметром, служащим увеличением критического давления:
где:
Re Cr является критическим числом Рейнольдса.
ν (nu) является динамической вязкостью гидравлической жидкости.
d i - внутренний диаметр порта, обозначенного i.
Перепад давления от порта до внутренней части бака вычисляется из заданного значения Pressurization, гидростатического давления и давления в порте:
где:
Порт p, i - давление в порте, обозначенном i.
Нажатие p является заданным баком значение Pressurization.
Подъемник p, i - гидростатическое давление в порте.
Гидростатическое давление в порте является функцией вертикального изменения порта выше нижней части бака (нуль для порта T/A):
где
g является значением ускорения свободного падения для середины высоты системы.
y i - вертикальное изменение порта, обозначенного i относительно нижней части порта.
Генерация кода C/C++
Этот блок поддерживает генерацию кода для задач симуляции в реальном времени. Определенные блоки и настройки блока могут более подойти для симуляции на устройстве в реальном времени. Для предложений о том, как улучшать производительность симуляции в реальном времени, используйте Simulink® Performance Advisor. Предложения включают способы уменьшать сложность модели и уменьшить числовую жесткость.
В Редакторе Simulink кликните по вкладке Debug и выберите Performance Advisor from Performance Advisor. Установите параметр Activity на Execute real-time application получать рекомендации, характерные для эффективности симуляции в реальном времени. Расширьте узел Real-Time в области просмотра в виде дерева, чтобы выбрать проверки эффективности, характерные для продуктов Simscape™.
Порты
Вывод
Сохранение
Параметры
Pressurization — Абсолютное давление объема бака
0
Абсолютное давление объема бака. Давление бака считается постоянное в этом значении в процессе моделирования. Значение по умолчанию, 0 Па, соответствует вентилируемому баку — тот, внутреннее давление которого равно атмосферному давлению системы.
Tank volume parameterization — Выбор параметризации для объема бака
Constant cross-sectional area (значение по умолчанию) | Tabulated data — volume vs. level
Выбор параметризации для объема бака. Выберите Constant cross-sectional area вычислить объем бака из переменного уровня жидкости и постоянной площади поперечного сечения. Выберите Tabulated data — volume vs. level вычислить объем бака интерполяцией или экстраполяцией табличных данных на объеме жидкости на дискретных уровнях жидкости.
Tank cross-section area — Область (постоянного) поперечного сечения бака
0.8
Площадь поперечного сечения корпуса, принятая постоянной в допустимой области значений уровня жидкости. Блок использует этот параметр для расчета объема жидкости в гидроемкости.
Fluid volume vector — Значения объема жидкости, в которых можно задать уровни жидкости бака
Вектор-строка с 16 элементами со значениями в пределах от 0 к 0.727 м^3 (значение по умолчанию) | N - вектор элемента с элементами в модулях объема
Массив объемов жидкости для 1D интерполяционной таблицы использовался для расчета уровня жидкости бака. Массив должен увеличиться слева направо, но интервалы между значениями элемента массива не должны быть универсальными. Должно быть по крайней мере два элемента для Linear интерполяция и три элемента для Smooth интерполяция.
Зависимости
Этот параметр активен, когда параметр Tank volume parameterization устанавливается на Tabulated data — volume vs. level.
Fluid level vector — Уровни жидкости, соответствующие заданным объемам жидкости
Вектор-строка с 16 элементами со значениями в пределах от 0 к 0.3 m (значение по умолчанию) | N - вектор элемента с элементами в единицах длины
Массив уровней жидкости, соответствующих заданным открытиям отверстия. Число элементов в массиве должно совпадать с числом элементов в параметре Opening vector.
Зависимости
Этот параметр активен, когда параметр Tank volume parameterization устанавливается на Tabulated data — volume vs. level.
Interpolation method — Метод вычисления значений в области значений интерполяционной таблицы
Linear (значение по умолчанию) | Smooth
Метод определения значений из данных, сведенных в таблицу. Linear метод соединяет смежные точки данных прямой линией или сегментами поверхностей обычно с перегибами в узлах сегментов. Сегменты поверхностей используются в двумерной интерполяционной таблице, заданной в Pressure-flow characteristic параметризация модели.
Smooth метод заменяет прямые сегменты на сглаженные кривые, которые имеют непрерывный наклон везде в области значений табличных данных. Сегменты образуют ровную линию или поверхность, проходящую через все точки табличных данных без разрывов в характеристике производных первого порядка Linear метод интерполяции.
Зависимости
Этот параметр активен, когда параметр Tank volume parameterization устанавливается на Tabulated data — Volume vs. level.
Extrapolation method — Метод вычисления значений за пределами области значений интерполяционной таблицы
Linear (значение по умолчанию) | Nearest
Метод вычисления значений за пределами области значений табличных данных. Linear метод продлевает линейный сегмент, соединяющий последние две точки данных в каждом конце области значений данных, исходящей с постоянным склоном.
Nearest метод продлевает последнюю точку данных в каждом конце области значений данных, исходящей как горизонтальная линия с постоянным значением.
Зависимости
Этот параметр активен, когда параметр Tank volume parameterization устанавливается на Tabulated data — Volume vs. level.
Inlet pipeline diameter Диаметр входного отверстия в баке
0.02
Диаметр входного отверстия в баке. Гидроемкость имеет один порт, когда этот параметр доступен.
Зависимости
Этот параметр активен, когда вариант блока установлен в One inlet.
Port A/B/C pipeline diameter — Диаметр порта A бакаBC
0.02
Диаметр порта A бака/B/C.
Зависимости
Этот параметр активен, когда вариант блока установлен в Two inlets или Three inlets.
Pipeline pressure loss coefficient — Коэффициент используется с учетом падения давления во входе
1.2
Эмпирический коэффициент для расчета падения давления на входном отверстии бака. Этот параметр должен быть больше нуля. Блок имеет один порт, когда этот параметр доступен.
Зависимости
Этот параметр активен, когда вариант блока установлен в One inlet.
Port A/B/C pressure loss coefficient — Коэффициент используется с учетом падения давления в порте ABC
1.2
Эмпирический коэффициент, используемый с учетом падения давления в порте A/B/C. Этот параметр должен быть больше нуля.
Зависимости
Этот параметр активен, когда вариант блока установлен в Two inlets или Three inlets.
Port B/C height above port A — Высота порта BC выше порта A
0.8
Высота порта B/C выше порта A. Блок использует этот параметр с учетом различий в вертикальном изменении порта.
Зависимости
Этот параметр активен, когда вариант блока установлен в Two inlets или Three inlets.
Acceleration due to gravity — Ускорение свободного падения
9.80665
Ускорение свободного падения, константа для середины высоты расположения гидравлической системы. Изменения ускорения свободного падения приняты незначительными по высоте всей системы.
Minimum level of fluid — Минимально низкий уровень жидкости, допустимый во время моделирования
1e-3 m (значение по умолчанию) | скалярный номер в единицах длины
Минимально низкий уровень жидкости, допустимый во время моделирования. Блок инициировал симуляцию, предупреждающую, если уровень жидкости падает ниже заданного значения.
Check if fluid level violating minimum valid condition — Режим предупреждения о минимально допустимом уровне жидкости во время моделирования
None (значение по умолчанию) | Warning
Режим предупреждения моделирования для недопустимых уровней жидкости в баке. Выберите Warning чтобы уведомить, когда уровень жидкости падает ниже минимально заданного значения.
Fluid volume — Объем жидкости в баке в начальный момент времени
20
Объем жидкости в баке 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.
Fluid level — Высота объема жидкости в начальный момент времени
0.025
Высота объема жидкости в баке 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.