Tank (G-TL)

Герметичный бак с переменными газовыми и тепловыми жидкими объемами

  • Библиотека:
  • Simscape / Жидкости / Интерфейсы Гидросистемы / Tanks & Accumulators

  • Tank (G-TL) block

Описание

Блок Tank (G-TL) моделирует накопление массы и энергии в емкости с отдельными газовыми и тепловыми жидкими объемами. Общий объем жидкости фиксируется, но отдельные газовые и тепловые жидкие объемы свободны варьироваться. Два газовых порта допускают поток газа и переменное количество тепловых гидравлических портов, в диапазоне от одного до трех, допускайте тепловой жидкий поток. Тепловые гидравлические порты могут быть при различных вертикальных изменениях.

Входы бака и входные высоты (y)

Бак герметизируется, но герметизация не фиксируется. Это изменяется в процессе моделирования с давлением в объеме газа. Это повышается, когда давление объема газа повышается, и это падает, когда давление объема газа падает. Тепловой жидкий объем принят, чтобы быть в равновесии с объемом газа, и его давление является поэтому тем же самым как тем из газа.

Объемы жидкости могут обмениваться энергией с другими жидкими компонентами и со средой, но не друг с другом. Объемы жидкости ведут себя, как будто они были изолированы друг от друга изолированной мембраной. Энергетические обмены с другими компонентами происходят через газ или тепловые гидравлические порты, в то время как обмены со средой происходят, строго в форме тепла, через тепловые порты.

Используйте этот блок для компонентов модели, таких как дренажные баки, в которых вода, сжатая от сжатой газовой системы, захвачена в нижней части силой тяжести и удалена посредством выхода дренажа. Обратите внимание, однако, что ни газовые ни тепловые жидкие области не получают эффекты фазового перехода — и поэтому что этот блок не может получить эффекты конденсации.

Вставьте варианты

Количество тепловых гидравлических портов зависит от варианта блока, который активен. Чтобы просмотреть или изменить активный вариант, щелкните правой кнопкой по блоку и выберите Simscape> Block Choices. One inlet вариант отсоединяет тепловой гидравлический порт A2, Two inlets вариант добавляет порт B2 и Three inlets вариант добавляет порт C2.

Значения объема жидкости

Суммарный объем бака равен сумме газовых и тепловых жидких объемов, которые это содержит:

VT=VL+VG,

где V является объемом и T, L, и G обозначают общее количество, жидкость и газ. Поскольку суммарный объем фиксируется, скорость изменения объема газа должна быть реверсом измеренного для теплового жидкого объема:

V˙G=V˙L.

Скорость изменения теплового жидкого объема вычисляется путем дифференциации выражения:

ML=ρLVL,

где M является массой, и ρ является плотностью. Дифференцирование дает массовый расход жидкости в тепловой жидкий объем:

M˙L=VLρ˙L+V˙LρL,

Скорость изменения тепловой жидкой плотности:

ρ˙L=ρLβLp˙LαLρLT˙L,

где:

  • β является изотермическим модулем объемной упругости.

  • ɑ является изобарным тепловым коэффициентом расширения.

  • p является жидким давлением.

  • T является температурой жидкости.

Реорганизация условий дает скорость изменения теплового жидкого объема и, следовательно, объема газа:

V˙G=V˙LVL(p˙LβLαLT˙L)M˙LρL

Баланс массы

Уровень массового накопления в каждом объеме жидкости равен сетевому массовому расходу жидкости в тот объем жидкости. В тепловом жидком объеме:

M˙L=i=A2, B2, C2m˙i,

где M L является уровнем массового накопления в тепловом жидком объеме и m˙i отдельные массовые расходы жидкости в тот объем через тепловые гидравлические порты (A2, B2 и C2 в случае Three inlets вариант). Уровень массового накопления содержит вклады от давления, температуры и изменения объема:

M˙L=VL(ρLβLp˙GαLρLT˙L)+V˙LρL,

где давление теплового жидкого объема по определению равно давлению объема газа, и уравнение поэтому записано в терминах давления газа. В объеме газа:

M˙G=i=A1, B1m˙i,

где M G является уровнем массового накопления в объеме газа и m˙i отдельные массовые расходы жидкости в тот объем через газовые порты (A2 и B2). Как с тепловым жидким объемом, уровень массового накопления содержит вклады от давления, температуры и изменения объема:

M˙G=dMdp|Gp˙G+dMdT|GT˙G+V˙GρG,

где производные давления и температуры зависят от типа газа, заданного в блоке Gas Properties (G). Производные заданы в разделе уравнений страницы с описанием блока Translational Mechanical Converter (G). Заменяя V G с выражением, ранее полученным для этой переменной и комбинируя эти два выражения для M G:

dMdp|Gp˙G+dMdT|GT˙G+[VL(p˙GβLαLT˙L)M˙LρL]ρG=i=A1, B1m˙i.

Реорганизация условий дает итоговое выражение для массового баланса в объеме газа:

p˙G(dMdp|G+ρGVLβL)+(T˙GdMdT|GT˙LρGVLαL)=i=A1, B1m˙i+ρGρLi=A2, B2, C2m˙i,

где M˙L был заменен суммированием массовых расходов жидкости в тепловой жидкий объем.

Энергетический баланс

Уровень энергетического накопления в каждом объеме жидкости является суммой энергетических скоростей потока жидкости через жидкие входы, уровнем теплового потока через соответствующий тепловой порт и энергетической скоростью потока жидкости из-за изменений объема. Для объема газа:

p˙G(dUdp|G+ρGhGVLβL)+(T˙GdUdT|GT˙LρGhGVLαL)=QH1+i=A1, B1ϕi+ρGρLhGi=A2, B2, C2m˙i,

где:

  • U является полной энергией объема жидкости.

  • h является жидкой энтальпией.

  • Q является уровнем теплового потока через тепловой порт.

  • ϕ i - энергетические скорости потока жидкости через жидкие входы.

Как прежде, производные давления и температуры зависят от типа газа, заданного в блоке Gas Properties (G). Смотрите раздел уравнений страницы с описанием блока Translational Mechanical Converter (G) для их определений. Для теплового жидкого объема:

p˙LdUdp|L+T˙LdUdT|L=QH2+i=A2, B2, C2ϕi+i=A2, B2, C2m˙g(y(i)y)hLi=A2, B2, C2m˙i,

где производная давления:

dUdp|L=TLαLVL,

и температурная производная:

dUdT|L=cp,LρLVL,

в котором c p является изобарной удельной теплоемкостью тепловой жидкости в баке.

Баланс импульса

Сопротивление потока из-за трения или других причин проигнорировано в обоих объемах жидкости. Эффект вертикального изменения на входном давлении также проигнорирован, но только на газовой стороне. Газовые входные давления поэтому равны друг другу и внутреннему давлению объема газа:

pA1=pB1=pG.

Тепловые жидкие входные давления - каждый функция входной глубины. Внутреннее давление теплового жидкого объема равно тому из объема газа (p L = p G). Включая динамические давления (p i, dyn) во входах:

pi+pi,dyn=pG+ρL(yyi)g,

где y является вертикальным изменением тепловой жидкой поверхности, y, i - вертикальное изменение теплового жидкого входа, и g является ускорением свободного падения. Термин (y - y i) дает глубину теплового жидкого входа относительно газово-теплового жидкого контура. Динамическое давление в каждом тепловом жидком входе зависит от направления потока в том входе:

pi,dyn={12ρivi2,если m˙i<00,если m˙i0

Порты

Вывод

развернуть все

Выходной порт физического сигнала, сообщая об объеме тепловой жидкости в баке.

Выходной порт физического сигнала, сообщая о высоте теплового жидкого объема относительно нижней части бака.

Сохранение

развернуть все

Открытие, посредством которого газ может течь в или из бака.

Открытие, посредством которого газ может течь в или из бака.

Открытие, посредством которого тепловая жидкость может течь в или из бака.

Открытие, посредством которого тепловая жидкость может течь в или из бака.

Зависимости

Этот порт активен, когда вариант блока установлен в Two inlets или Three inlets. Можно изменить варианты блока в контекстно-зависимом меню. Щелкните правой кнопкой по блоку, чтобы открыть меню и выбрать Simscape> Block choices.

Открытие, посредством которого тепловая жидкость может течь в или из бака.

Зависимости

Этот порт активен, когда вариант блока установлен в Three inlets. Можно изменить варианты блока в контекстно-зависимом меню. Щелкните правой кнопкой по блоку, чтобы открыть меню и выбрать Simscape> Block choices.

Параметры

развернуть все

Вкладка параметров

Совокупный объем газовых и тепловых жидких фрагментов бака.

Выбор параметризации для теплового жидкого объема. Выберите Tabulated data — volume vs. level вычислить тепловой жидкий объем интерполяцией или экстраполяцией табличных данных.

Площадь поперечного сечения корпуса, принятая постоянной в допустимой области значений уровня жидкости. Блок использует этот параметр, чтобы вычислить объем тепловой жидкости в баке.

Вектор из тепловых уровней жидкости, на которых можно задать тепловой жидкий объем в баке. Блок использует этот вектор, чтобы создать одностороннюю интерполяционную таблицу для теплового жидкого объема как функция теплового уровня жидкости.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Tank volume parameterization устанавливается на Tabulated data - volume vs. level.

Вектор из тепловых жидких объемов, соответствующих значениям, задан в параметре Liquid level vector. Блок использует этот вектор, чтобы создать одностороннюю интерполяционную таблицу для теплового жидкого объема как функция теплового уровня жидкости.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Tank volume parameterization устанавливается на Tabulated data - volume vs. level.

Высота теплового жидкого входа.

Зависимости

Этот параметр активен, когда вариант блока установлен в One inlet.

Вектор из высот тепловых гидравлических портов относительно нижней части бака.

Зависимости

Этот параметр активен, когда вариант блока установлен в Two inlets.

Вектор из высот тепловых гидравлических портов относительно нижней части бака.

Зависимости

Этот параметр активен, когда вариант блока установлен в Three inlets.

Вектор с площадями потока газовых входов.

Площадь потока теплового жидкого входа.

Зависимости

Этот параметр активен, когда вариант блока установлен в One inlet.

Площади потока тепловых жидких входов.

Зависимости

Этот параметр активен, когда вариант блока установлен в Two inlets.

Площади потока тепловых жидких входов.

Зависимости

Этот параметр активен, когда вариант блока установлен в Three inlets.

Значение ускорения свободного падения при вертикальном изменении бака. Эта константа принята постоянная по высоте бака.

Вкладка переменных

Давление объема газа 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.

Температура объема газа 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.

Плотность объема газа 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.

Температура теплового жидкого объема 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.

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.

Объем тепловой 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.

Масса тепловой 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.

Расширенные возможности

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

Смотрите также

|

Введенный в R2017b
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте