Pressure-Compensated Pump (IL)

Постоянное давление, насос переменного смещения в изотермической жидкой сети

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

Описание

Блок Pressure-Compensated Pump (IL) моделирует постоянное давление, насос переменного смещения в изотермической жидкой сети. Перемещением насоса управляют дифференциальное давление, _pcontrol, измеренный между портами X и Y. Когда это давление превышает Set pressure differential, жидкое смещение настроено согласно насосу Leakage and friction parameterization. Функциональность переменного смещения происходит в Pressure regulation range между Maximum displacement, в _pset, и Minimum displacement, в _pmax.

Жидкость может переместиться от порта A до порта B, названного прямым режимом, или от порта B до порта A, названного реверсным режимом. Операция режима насоса происходит, когда существует перепад давления в направлении потока. Моторная операция режима происходит, когда существует перепад давления в направлении потока.

Вращение вала соответствует знаку объема жидкости, перемещающегося через насос. Положительное жидкое смещение соответствует положительному вращению вала в прямом режиме. Отрицательное жидкое смещение 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 _B – p _A; скорость вращения, ω = ω _R – ω _C; и жидкое объемное смещение, установленное перепадом давления. Фигура выше сопоставляет эти режимы с октантами Δp-ω-D график:

Режим 1, Прямой насос: Положительная угловая скорость вала вызывает увеличение давления от порта A до порта B, и теките из порта A к порту B.
Режим 2, Реверсивный мотор: Теките из порта B к причинам порта A уменьшение давления от B до A и отрицательной угловой скорости вала.
Режим 3, Реверсивный насос: Отрицательная угловая скорость вала вызывает увеличение давления от порта B до порта A, и теките из B к A.
Режим 4, Прямое движение: Теките из порта A к причинам B уменьшение давления от A до B и положительной угловой скорости вала.
Режим 5, Реверсивный мотор: Теките из порта B к причинам порта A уменьшение давления от B до A и положительной угловой скорости вала.
Режим 6, Прямой насос: Отрицательная угловая скорость вала вызывает увеличение давления от A до B, и теките из A к B.
Режим 7, Прямое движение: Теките из порта A к причинам B уменьшение давления от A до B и отрицательной угловой скорости вала.
Режим 8, Реверсивный насос: Положительная угловая скорость вала вызывает увеличение давления от порта B до порта A, и теките из B к A.

Блок имеет аналитичный, интерполяционная таблица и параметризация физического сигнала. При использовании табличных данных или входного сигнала для параметризации, можно принять решение охарактеризовать работу насоса на основе КПД или потерь.

Пороговый Pressure gain threshold for pump-motor transition параметров, Angular velocity threshold for pump-motor transition и Displacement threshold for pump-motor transition идентифицируют области, где численно сглаживавший переход потока между насосом операционные режимы может произойти. При давлении и порогах скорости вращения, выберите область перехода, которая обеспечивает некоторое поле для срока перехода, но которая мала достаточно относительно типичного перепада давления насоса 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 утечку и трение от постоянных значений для скорости вала, перепада давления и крутящего момента. Уровень утечек, который коррелируется с перепадом давления по насосу, вычисляется как:

${\dot{m}}_{l e a k} = K ρ_{a v g} Δ p,$

где:

_Именем Δp является p _B – p _A.
ρ _{в среднем} является средней плотностью жидкости.
K является коэффициентом Хагена-Пуазейля за аналитическую потерю,

$K = \frac{D_{n o m} ω_{n o m} (1 - η_{v, n o m})}{Δ p_{n o m}},$
где:
- _Именем D является Nominal displacement.
- _Именем ω является Nominal shaft angular velocity.
- _Именем η является Volumetric efficiency at nominal conditions.
- _Именем Δp является Nominal pressure gain.

Момент трения, который связан с перепадом давления насоса, вычисляется как:

$τ_{f r} = (τ_{0} + k | Δ p \frac{D}{D_{n o m}} |) \tanh (\frac{4 ω}{5 \times 10^{- 5} ω_{n o m}}),$

где:

τ ₀ является No-load torque.
k является моментом трения по сравнению с коэффициентом перепада давления в номинальном смещении, которое определяется из Mechanical efficiency at nominal conditions, _ηm,nom:

$k = \frac{τ_{f r, n o m} - τ_{0}}{Δ p_{n o m}} .$
_τfr,nom является моментом трения при номинальных условиях:

$τ_{f r, n o m} = (\frac{1 - η_{m, n o m}}{η_{m, n o m}}) D_{n o m} Δ p_{n o m} .$
ω является относительной угловой скоростью вала, или $ω_{R} - ω_{C}$ .

Параметризация табличных данных

При использовании табличных данных для КПД насоса или потерь, можно обеспечить данные для одного или нескольких из насоса операционные режимы. 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:

${\dot{m}}_{l e a k} = {\dot{m}}_{l e a k, p u m p} (\frac{1 + α}{2}) + {\dot{m}}_{l e a k, m o t o r} (\frac{1 - α}{2}),$

где:

${\dot{m}}_{l e a k, p u m p} = (1 - η_{υ}) {\dot{m}}_{i d e a l}$
${\dot{m}}_{l e a k, m o t o r} = (η_{v} - 1) \dot{m}$

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

$α = \tanh (\frac{4 Δ p}{Δ p_{t h r e s h o l d}}) \tanh (\frac{4 ω}{ω_{t h r e s h o l d}}) \tanh (\frac{4 D}{D_{t h r e s h o l d}}),$

где:

Δp является p _B – p _A.
_{Порогом} p является Pressure gain threshold for pump-motor transition.
ω является ω _R – ω _C.
_{Порогом} ω является Angular velocity threshold for pump-motor transition.

Момент трения вычисляется как:

$τ_{f r} = τ_{f r, p u m p} (\frac{1 + α}{2}) + τ_{f r, m o t o r} (\frac{1 - α}{2}),$

где:

$τ_{f r, p u m p} = (1 - η_{m}) τ$
$τ_{f r, m o t o r} = (η_{m} - 1) τ_{i d e a l}$

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

Tabulated data - volumetric and mechanical losses параметризация

Уровень утечек вычисляется как:

${\dot{m}}_{l e a k} = ρ_{a v g} q_{l o s s} (Δ p, ω, D),$

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:

$τ_{f r} = τ_{l o s s} (Δ p, ω, D),$

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 вы выбираете Input 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 вы выбираете Input 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:

${\dot{m}}_{l e a k} = ρ_{a v g} q_{L V} \tanh (\frac{4 Δ p}{p_{t h r e s h}}),$

где:

_LV q является утечкой, полученной в порте LV.
p _{молотит}, параметр Pressure gain threshold for pump-motor transition.

Момент трения вычисляется как:

$τ_{f r} = τ_{L M} \tanh (\frac{4 ω}{ω_{t h r e s h}}),$

где

τ _LM является моментом трения, полученным в порте LM.
ω _{молотит}, параметр Angular velocity threshold for pump-motor 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.

Накачайте операцию

Скорость потока жидкости насоса:

$\dot{m} = {\dot{m}}_{i d e a l} - {\dot{m}}_{l e a k},$

где ${\dot{m}}_{i d e a l} = ρ_{a v g} D \cdot ω .$

Крутящий момент насоса:

$τ = τ_{i d e a l} + τ_{f r},$

где $τ_{i d e a l} = D \cdot Δ p .$

Механическая энергия, обеспеченная валом насоса:

$φ_{m e c h} = τ ω,$

и гидравлическая мощность насоса:

$φ_{h y d} = \frac{Δ p \dot{m}}{ρ_{a v g}} .$

Чтобы быть уведомленным, если блок действует вне предоставленных табличных данных, устанавливает Check if operating beyond the octants of supplied tabulated data на Warning получить предупреждение, если это происходит, или Error остановить симуляцию, когда это происходит. Для параметризации входным сигналом за объемные или механические потери вы можете быть уведомлены, если симуляция превосходит рабочие режимы параметром Check if operating beyond pump mode.

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

Параметризация смещения

Линейная параметризация перемещения насоса:

$D = \hat{p} (D_{\min} - D_{\max}) + D_{\max},$

где нормированное давление, $\hat{p}$ ,

$\hat{p} = \frac{p_{c o n t r o l} - p_{s e t}}{p_{\max} - p_{s e t}},$

где _pmax является суммой Set pressure differential и Pressure regulation range.

Динамика смещения

Если движущие силы смещения моделируются, задержка введена ответу потока на смоделированный, контролируют давление. _{управление} p становится динамическим давлением управления, p _dyn; в противном случае _{управление} p является установившимся давлением. Мгновенное изменение в динамическом давлении управления вычисляется на основе Time constant, τ:

${\dot{p}}_{d y n} = \frac{p_{c o n t r o l} - p_{d y n}}{τ} .$

По умолчанию Displacement dynamics установлен в Off.

Численно сглаживавшее давление

В экстремальных значениях области значений давления управления можно обеспечить числовую робастность в симуляции путем корректировки блока Smoothing factor. Функция сглаживания применяется к каждому расчетному, контролируют давление, но в основном влияет на симуляцию в экстремальных значениях этой области значений.

Smoothing factor, s, применяется к нормированному давлению, $\hat{p}$ :

${\hat{p}}_{s m o o t h e d} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \sqrt{{\hat{p}}_{}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}} - \frac{1}{2} \sqrt{{(\hat{p} - 1)}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}},$

и сглаживавшее давление:

$p_{s m o o t h e d} = {\hat{p}}_{s m o o t h e d} (p_{\max} - p_{s e t}) + p_{s e t} .$

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Запись или выходной порт жидкости к или от насоса.

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Запись или выходной порт жидкости к или от насоса.

`X` — Ссылка давления P _x, MPa
изотермическая жидкость

Контролируйте давление в модулях МПа, обозначил P _x. Давление управления, P _x – P _y, сравнено с Set pressure differential, чтобы инициировать или модерировать переменное перемещение насоса.

`Y` — Ссылка давления P _y, MPa
изотермическая жидкость

Контролируйте давление в модулях МПа, обозначил P _y. Давление управления, P _x – P _y, сравнено с Set pressure differential, чтобы инициировать или модерировать переменное перемещение насоса.

`R` — Механический порт
вращательное механическое устройство

Вращение угловой скорости вала и крутящего момента.

`C` — Механический порт
вращательное механическое устройство

Накачайте случающуюся ссылочную скорость вращения и крутящий момент.

`EV` — Объемный КПД
физический сигнал

Накачайте 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.

`EM` — Механический КПД
физический сигнал

Накачайте КПД для механического предоставления 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.

`LV` — Уровень утечек, `m^3/s`
физический сигнал

Накачайте потери, сопоставленные с жидким смещением в ^m3/s в виде физического сигнала.

Зависимости

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

`LM` — Момент трения, `N*m`
физический сигнал

Накачайте потери, сопоставленные с механическим предоставлением энергии 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

Насос

`Leakage and friction parameterization` — Метод вычисления уровня утечек и момента трения
`Analytical` (значение по умолчанию) | `Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies` | `Tabulated data - volumetric and mechanical losses` | `Input signal - volumetric and mechanical efficiencies` | `Input signal - volumetric and mechanical losses`

Параметризация характеристик утечки и трения насоса.

В Analytical параметризация, уровень утечек и момент трения вычисляются аналитическими уравнениями.
В Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies параметризация, объемное и механический КПД вычислены от предоставленного пользователями Pressure gain vector, dp, Shaft angular velocity vector, w и параметров Displacement vector, D и интерполированы из 3-D таблиц Volumetric efficiency table, e_v(dp,w,D) и Mechanical efficiency table, e_m(dp,w,D).
В Tabulated data - volumetric and mechanical losses параметризация, уровень утечек и момент трения вычислены от предоставленного пользователями Pressure gain vector, dp, Shaft angular velocity vector, w и параметров Displacement vector, D и интерполированы от 3-D Volumetric loss table, q_loss(dp,w,D) и параметров 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.