Rotational Mechanical Converter (G)

Интерфейс между газом и сетями вращательного механического устройства

расширьте все на странице
  • Библиотека:

  • Simscape / Библиотека Основы / Газ / Элементы

  • Rotational Mechanical Converter (G) block

Описание

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.

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 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.

  • 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 вращения движущегося интерфейса:

V=Vdead+Dintθintεint

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.

Закрутите баланс

Баланс крутящего момента через движущийся интерфейс на объеме газа

τint=(penv−pI)Dintεint

где:

  • Int τ является крутящим моментом 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

Входной параметр

развернуть все

Введите физический сигнал, который передает информацию о положении от соединения Simscape™ Multibody™. Соедините этот порт с портом q обнаружения положения соединения. Для получения дополнительной информации смотрите Соединяющиеся Сети Simscape к Соединениям Simscape Multibody.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите параметр Interface rotation на Provide input signal from Multibody joint.

Сохранение

развернуть все

Порт сохранения газа сопоставлен с входом конвертера.

Тепловой порт сохранения, сопоставленный с температурой газа в конвертере.

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен с движущимся интерфейсом.

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен с преобразованием регистра конвертера.

Параметры

развернуть все

Выберите выравнивание движущегося интерфейса относительно объема газа конвертера:

  • Pressure at A causes positive rotation of R relative to C — Увеличение объема газа приводит к положительному вращению порта R относительно порта C.

  • Pressure at A causes negative rotation of R relative to C — Увеличение объема газа приводит к отрицательному вращению порта R относительно порта C.

Выберите метод, чтобы определить вращение порта R относительно порта C:

  • Calculate from angular velocity of port R relative to port C — Вычислите вращение от относительных скоростей вращения порта, на основе уравнений блока. Это - метод по умолчанию.

  • Provide input signal from Multibody joint — Позвольте входному порту q физического сигнала передать информацию о вращении от Мультисустава. Используйте этот метод только, когда вы соедините конвертер с Мультисуставом при помощи блока Rotational Multibody Interface. Для получения дополнительной информации смотрите, Как Передать Информацию о положении.

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

Зависимости

Enabled, когда параметр Interface rotation устанавливается на Calculate from angular velocity of port R relative to port C.

  • Если Mechanical orientation является Pressure at A causes positive rotation of R relative to C, значение параметров должно быть больше или быть равно 0.

  • Если Mechanical orientation является Pressure at A causes negative rotation of R relative to C, значение параметров должно быть меньше чем или равно 0.

Перемещенный объем газа на модульное вращение движущегося интерфейса.

Объем газа, когда интерфейсное вращение 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.

Расширенные возможности

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

Смотрите также

| |

Темы

Введенный в R2017b

Документация Simscape

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте