Библиотека Thermal Liquid расширяет жидкую возможность моделирования Simscape™. С этой библиотекой можно объяснить термальные эффекты в гидросистеме. Например, можно смоделировать нагревающийся эффект вязкого рассеяния в трубопроводе. Можно также объяснить температурную зависимость свойств жидкости, e.g., плотность и вязкость.
Чтобы решить, соответствуют ли Тепловые Жидкие блоки вашим потребностям моделирования, рассмотрите гидросистему, которую вы пытаетесь представлять. Другие блоки Simscape, такие как Гидравлическая или Двухфазная Жидкость, могут лучше удовлетворить вашему приложению. Оцените следующее:
Количество фаз
Жидкая средняя одна фаза или многофазная?
Соответствующие фазы
Действительно ли жидкость является средней газ, жидкость или многофазная смесь?
Термальные эффекты
Изменение температуры значительно в масштабе времени симуляции? Действительно ли термальные эффекты важны для анализа? Важны температурные зависимости жидких свойств?
Как правило, используйте Тепловые Жидкие блоки для гидросистем, в которых однофазная жидкость испытывает значительные изменения температуры.
Предложенный рабочий процесс для моделей Thermal Liquid включает четыре шага:
Установите требования модели — Задают цель и осциллограф модели. Затем идентифицируйте соответствующие компоненты и взаимодействия в модели. Используйте эту информацию в качестве руководства при создавании модели.
Физические компоненты модели — Определяют соответствующие блоки для моделирования соответствующих компонентов и взаимодействий. Затем добавьте блоки в холст модели и соедините их согласно правилам связи Simscape. Задайте параметры блоков.
Подготовьтесь модель для анализа — Добавляют датчики в модель. В качестве альтернативы сконфигурируйте модель для регистрации данных Simscape. Проверяйте физические единицы измерения каждой обнаруженной переменной.
Запуститесь симуляция — Конфигурируют настройки решателя. Затем запустите симуляцию. При необходимости совершенствуйте модель, пока вы не достигнете желаемого уровня точности.
Основа хорошей модели является ясным пониманием своей цели и требований. Что вы пытаетесь выполнить с моделью? Каковы соответствующие компоненты, процессы и состояния? Определите то, что важно и что не. Запустите простой, с помощью грубого приближения физической системы как руководство. Затем итеративно добавляйте деталь, чтобы достигнуть соответствующей точности модели для вашего приложения.
Проложенный под землей метрополитен изолированного нефтепровода обеспечивает пример. Когда нефть течет через конвейер, она испытывает проводящие потери тепла из-за более холодной конвейерной среды. Тепловые потоки через три существенных слоя — передают по каналу стенку, изоляционный материал и почву — то, чтобы заставлять температуру масла понизиться. Однако только проводимость через почву и изоляционный вопрос слоев. Типичная стенка трубопровода является тонкой и проводящей, и ее эффект на проводящей потере тепла минимален в лучшем случае Исключение этого процесса упрощает модель и ускоряет симуляцию.
Также необходимо определить размерности и свойства каждого компонента. Во время моделирования вы задаете эти параметры в блоках Simscape для компонентов. Получите физические свойства жидкого носителя. Таблицы данных производителя обычно обеспечивают эти данные. Можно также использовать аналитические выражения, чтобы задать физические интерполяционные таблицы свойства.
При моделировании трубопроводов рассмотрите влияние, которое динамическая сжимаемость и инерция потока оказывают на переходное поведение системы. Если масштаб времени эффекта превышает время выполнения симуляции, удар обычно незначителен. Во время моделирования выключите незначительные эффекты улучшить скорость симуляции. Характеристическими масштабами времени для динамической сжимаемости и инерции потока является приблизительно L/c и L/v, соответственно, где:
L является длиной трубопровода.
v является средней скоростью потока через трубопровод.
c является скоростью звука в жидком носителе.
Если вы не уверены, относится ли эффект к вашей модели, симулируйте модель с и без того эффекта. Затем сравните эти два результата симуляции. Если различие является существенным, оставьте тот эффект на месте. Результатом является большая точность модели в быстропротекающих ситуациях, e.g., во время переходных процессов сопоставлен с реверсированием потока в трубопроводе.
Запустите путем добавления блока Thermal Liquid Settings (TL) в холст модели. Используйте этот блок, чтобы обеспечить физические свойства жидкого носителя. Этот блок строго не требуется, но без него, жидкие свойства сбрасываются к их значениям по умолчанию, данным для воды. В диалоговом окне блока введите физические интерполяционные таблицы свойства, которые вы получили во время перспективного проектирования.
Идентифицируйте соответствующие блоки для представления физических компонентов и их взаимодействий. Компоненты могут быть простыми, требуя одного блока или комплекса, требуя нескольких блоков, обычно в блоке Subsystem Simulink®. Добавьте блоки в холст модели и соедините их согласно правилам связи Simscape.
ssc_tl_hydraulic_fluid_warming пример показывает простые и комплексные компоненты. Mass Flow Rate Source (TL) представляет идеальный источник питания. Это - простой компонент. Блок подсистемы Double-Acting Cylinder представляет механическую деталь гидравлического привода. Это содержит два блока Translational Mechanical Converter (TL) и является комплексным компонентом.
Если вы соединили блоки, задайте соответствующие параметры. Они включают размерности, физические состояния, эмпирические коэффициенты корреляции и начальные условия. В Pipe (TL) Rotational Mechanical Converter (TL) и блоки Translational Mechanical Converter (TL), выбирают соответствующую установку для эффектов, таких как динамическая сжимаемость и инерция потока.
Примечание
Для точных результатов симуляции всегда заменяйте значения параметров по умолчанию на данные, подходящие для вашей модели.
Чтобы анализировать модель, необходимо настроить ту модель для сбора данных. Самый простой подход должен добавить блоки датчика в модель. Библиотека Thermal Liquid обеспечивает два типа блока датчика: один для переменных Through (масса и энергетические скорости потока жидкости), другой для переменных Across (давление и температура). При помощи блока PS-Simulink Converter можно задать физические единицы измерения обнаруженной переменной.
Альтернативный подход должен использовать регистрацию данных Simscape. Этот подход, который использует команды MATLAB® вместо блоков, обеспечивает доступ к более широкой области значений переменных модели и параметров. Одним примером является кинематическая вязкость жидкого носителя в конвейерном сегменте. Можно анализировать этот параметр с помощью регистрации данных Simscape, но не блоков датчика.
Для обзора регистрации данных Simscape займитесь Логгированием Данных моделирования. Для примера того, как построить записанные данные, смотрите Данные моделирования Журнала и Графика.
Последний шаг в рабочем процессе моделирования должен симулировать модель. Перед рабочей симуляцией проверяйте, что числовой решатель подходит для вашей модели. Для этого используйте диалоговое окно Model Configuration Parameters.
Для физических моделей, решатели переменного шага, такие как ode15s обычно выполняйте лучше всего. Уменьшайте размеры шага и допуски к большей точности симуляции. Увеличьте их вместо этого для более быстрой симуляции.
Запустите симуляцию. Постройте данные моделирования от датчиков и регистрации данных Simscape, или обработайте его для последующего анализа. При необходимости совершенствуйте модель. Например, откорректируйте проблемы симуляции или улучшить точность модели.