Интерфейс между газом и сетями вращательного механического устройства
Simscape / Библиотека Основы / Газ / Элементы
Блок Rotational Mechanical Converter (G) моделирует интерфейс между газовой сетью и сетью вращательного механического устройства. Блок преобразует давление газа в механический крутящий момент и наоборот. Это может использоваться в качестве базового блока для ротационных приводов.
Конвертер содержит переменный объем газа. Давление и температура развивается на основе сжимаемости и тепловой способности этого объема газа. Параметр Mechanical orientation позволяет вам задать, приводит ли увеличение объема газа к положительному или отрицательному вращению 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 сохранения вращательного механического устройства, сопоставленными с движущимся интерфейсом и преобразованием регистра конвертера, соответственно.
Массовое уравнение сохранения похоже на это для блока Constant Volume Chamber (G) с дополнительным условием, связанным с изменением в объеме газа:
где:
частная производная массы объема газа относительно давления при постоянной температуре и объеме.
частная производная массы объема газа относительно температуры при постоянном давлении и объеме.
p я - давление объема газа. Давление в порте А 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.
A является массовым расходом жидкости в порте A. Скорость потока жидкости, сопоставленная с портом, положительна, когда она течет в блок.
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:
где:
частная производная внутренней энергии объема газа относительно давления при постоянной температуре и объеме.
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 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:
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.
Для действительной газовой модели, частных производных массового M и внутренней энергии U объема газа, относительно давления и температуры в постоянном объеме:
где:
β является изотермическим модулем объемной упругости объема газа.
α является изобарным тепловым коэффициентом расширения объема газа.
Объем газа зависит от вращения движущегося интерфейса:
где:
Мертвый V является мертвым объемом.
Int D является интерфейсным смещением объема.
Int θ является интерфейсным вращением.
Int ε является механическим коэффициентом ориентации. Если Mechanical orientation является Pressure at A causes positive rotation of R relative to C, int ε = 1. Если Mechanical orientation является Pressure at A causes negative rotation of R relative to C, int ε = –1.
Если вы соединяете конвертер с Мультисуставом, используйте входной порт физического сигнала q, чтобы задать вращение порта R относительно порта C. В противном случае блок вычисляет интерфейсное вращение от относительных скоростей вращения порта. Интерфейсное вращение является нулем, когда объем газа равен мертвому объему. Затем в зависимости от значения параметров Mechanical orientation:
Если Pressure at A causes positive rotation of R relative to C, интерфейсное вращение увеличивается, когда объем газа увеличивается с мертвого объема.
Если Pressure at A causes negative rotation of R relative to C, интерфейсное вращение уменьшается, когда объем газа увеличивается с мертвого объема.
Баланс крутящего момента через движущийся интерфейс на объеме газа
где:
Int τ является крутящим моментом от порта R до порта C.
ENV p является давлением среды.
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.
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.
Constant Volume Chamber (G) | Rotational Multibody Interface | Translational Mechanical Converter (G)
