Ограничение потока

Изентропный идеальный поток газа через отверстие

Библиотека:
Блок силового агрегата/движитель/компоненты двигателя внутреннего сгорания/основной поток

Описание

Блок ограничения потока моделирует изентропный идеальный поток газа через диафрагму. Блок использует сохранение массы и энергии для определения массового расхода. Скорость потока ограничена подавленным потоком.

Можно задать следующие модели площади диафрагмы:

Постоянный
Внешний вход
Геометрия тела дросселя

Уравнения

Блок ограничения потока реализует эти уравнения.

Вычисление	Уравнения
Стандартное отверстие	${\overset{}{}}_{} m˙orf=Γ⋅Ψ (_{} Пратио$ ) $_{Pratio} \frac{=_{}}{_{}}$ PdownstrPupstr $\frac{_{}_{}}{\sqrt{_{Γ=Aeff⋅PupstrR⋅Tupstr}}}$ $_{Пцр} {= \frac{}{(2γ}}^{\frac{+}{1)}}$ γ γ − 1 $Λ = \begin{matrix} \sqrt{{{\frac{γ}{(} 2γ}^{\frac{+}{1)}}} & γ_{+ 1γ} -_{} \\ \sqrt{\frac{}{} 1Pratio_{<}^{\frac{}{}} Pcr2γγ_{- 1 (}^{\frac{}{}}} & _{Pratio2γ} -_{}_{Пратиоγ +} \\ \frac{_{1γ)}}{_{}} \sqrt{\frac{}{}_{}^{\frac{}{}}_{}^{\frac{}{}}} & _{Pcr≤Pratio≤PlimPratio−1Plim−12γγ−1} (_{Plim2γ} \end{matrix}$ − Плимγ + 1γ) Плим < Пратио
Расход составляющих масс	${\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{}_{m˙i=m˙orfyupstr,i}$
Постоянная площадь диафрагмы	$_{}_{}_{Aeff=Aorf_cnst⋅Cdcnst}$
Площадь внешнего входного отверстия	$_{}_{}_{Aeff=Aorf_ext⋅Cdext}$
Геометрия тела дросселя	$_{}_{} \frac{}{θthr=Pctthr⋅90100}$ $_{} \frac{}{}_{}^{}_{Aeff_thr=π4Dthr2Cd_thr} (_{} startthr$ )
Расход тепла	$_{} {\overset{}{}}_{}_{qorf=m˙orfhupstr}$

Уравнения используют эти переменные.

$_{Эфф}$ , $_{Aeff_thr}$	Эффективная площадь поперечного сечения диафрагмы
$_{Aorf_cnst}$ , $_{Aorf_ext}$	Площадь диафрагмы
$_{Cdcnst}$ , $_{Cdext}$	Коэффициент разгрузки
$R$	Идеальная газовая постоянная
$_{Pcr}$	Критическое давление, при котором возникает подавленный поток
γ	Соотношение удельных тепловыделений
$Γ$	Функция расхода на основе коэффициента давления
$_{Pratio}$	Отношение давления
$_{Пупштрассе}$	Давление перед диафрагмой
$_{Пдовнштрассе}$	Давление ниже по потоку
$_{Plim}$	Предел отношения давления во избежание сингулярностей при приближении отношения давления к 1
_yupstr, i	Массовая доля видов выше по течению для i = _O2, _N2, несгоревшего топлива, _CO2, _H2O, CO, NO, _NO2, ТЧ, воздуха и сжигаемого газа
${\overset{}{}}_{m˙i}$	Массовый расход для i = O2_, N2_, несгоревшего топлива, CO2_, _H2O, CO, NO, NO2_, ТЧ, воздуха и сгоревшего газа
$_{θthr}$	Угол дросселя
$_{Pctthr}$	Процент открытого корпуса дросселя
_{Cd_thr}	Коэффициент разгрузки дросселя
$_{Dthr}$	Диаметр корпуса дросселя при открытии
${\overset{}{}}_{m˙orf}$	Массовый расход диафрагмы
_hupstr	Восходящая специфическая энтальпия
_qorf	Расход тепла

Блок использует внутренний сигнал FlwDir для отслеживания направления потока.

Учет мощности

Для учета мощности блок реализует эти уравнения.

Сигнал шины			Описание	Уравнения
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd` - Мощность, передаваемая между блоками Положительные сигналы указывают на поток в блок Отрицательные сигналы указывают на выход потока из блока	`PwrHeatFlwIn`	Расход тепла в порту A	_qorf
		`PwrHeatFlwOut`	Расход тепла в порту B	- _qorf
	`PwrNotTrnsfrd` - Мощность, пересекающая границу блока, но не передаваемая Положительные сигналы указывают на вход Отрицательные сигналы указывают на потерю	Не используется
	`PwrStored` - Скорость изменения накопленной энергии Положительные сигналы указывают на увеличение Отрицательные сигналы указывают на снижение	Не используется

Порты

Вход

развернуть все

`A` - Давление входного отверстия, температура, энтальпия, массовые доли
двухсторонний порт разъема

Шина, содержащая диафрагму:

Prs - Давление, в Па
Temp - Температура, в К
Enth - удельная энтальпия, в Дж/кг
MassFrac - Массовые доли на входе, безразмерные.
В частности, автобус с такими массовыми долями:
- O2MassFrac - Кислород
- N2MassFrac - Азот
- UnbrndFuelMassFrac - Несгоревшее топливо
- CO2MassFrac - Углекислый газ
- H2OMassFrac - Вода
- COMassFrac - Монооксид углерода
- NOMassFrac - Оксид азота
- NO2MassFrac - Диоксид азота
- NOxMassFrac - Оксид азота и диоксид азота
- PmMassFrac - Твердые частицы
- AirMassFrac - Воздух
- BrndGasMassFrac - Сгоревший газ

`B` - Давление выходного отверстия, температура, энтальпия, массовые доли
двухсторонний порт разъема

Шина, содержащая диафрагму:

Prs - Давление, в Па
Temp - Температура, в К
Enth - удельная энтальпия, в Дж/кг
MassFrac - Выходная массовая доля, безразмерная.
В частности, автобус с такими массовыми долями:
- O2MassFrac - Кислород
- N2MassFrac - Азот
- UnbrndFuelMassFrac - Несгоревшее топливо
- CO2MassFrac - Углекислый газ
- H2OMassFrac - Вода
- COMassFrac - Монооксид углерода
- NOMassFrac - Оксид азота
- NO2MassFrac - Диоксид азота
- NOxMassFrac - Оксид азота и диоксид азота
- PmMassFrac - Твердые частицы
- AirMassFrac - Воздух
- BrndGasMassFrac - Сгоревший газ

`Area` - Площадь диафрагмы
`scalar`

Ввод внешней площади для площади диафрагмы, $_{Aorf_ext}$ , в м ^ 2.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите External input для параметра модели области диафрагмы.

`ThrPct` - Процент открытия корпуса дросселя
`scalar`

Процент открытого корпуса дросселя, $_{Pctthr}$ .

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Throttle body geometry для параметра модели области диафрагмы.

Продукция

развернуть все

`A` - Массовый расход на входе, расход тепла, температура
двухсторонний порт разъема

Шина, содержащая:

MassFlw - Массовый расход через вход, в кг/с
HeatFlw - Расход тепла на входе, Дж/с
Temp - Температура на входе, в К
MassFrac - Массовые доли на входе, безразмерные.
В частности, автобус с такими массовыми долями:
- O2MassFrac - Кислород
- N2MassFrac - Азот
- UnbrndFuelMassFrac - Несгоревшее топливо
- CO2MassFrac - Углекислый газ
- H2OMassFrac - Вода
- COMassFrac - Монооксид углерода
- NOMassFrac - Оксид азота
- NO2MassFrac - Диоксид азота
- NOxMassFrac - Оксид азота и диоксид азота
- PmMassFrac - Твердые частицы
- AirMassFrac - Воздух
- BrndGasMassFrac - Сгоревший газ

`B` - Массовый расход на выходе, расход тепла, температура
двухсторонний порт разъема

Шина, содержащая:

MassFlw - Массовый расход на выходе, в кг/с
HeatFlw - Расход тепла на выходе, Дж/с
Temp - Температура на выходе, в К
MassFrac - Выходная массовая доля, безразмерная.
В частности, автобус с такими массовыми долями:
- O2MassFrac - Кислород
- N2MassFrac - Азот
- UnbrndFuelMassFrac - Несгоревшее топливо
- CO2MassFrac - Углекислый газ
- H2OMassFrac - Вода
- COMassFrac - Монооксид углерода
- NOMassFrac - Оксид азота
- NO2MassFrac - Диоксид азота
- NOxMassFrac - Оксид азота и диоксид азота
- PmMassFrac - Твердые частицы
- AirMassFrac - Воздух
- BrndGasMassFrac - Сгоревший газ

`Info` - Сигнал шины
автобус

Сигнал шины, содержащий эти блочные вычисления.

Сигнал				Описание	Единицы
`Flw`	`PrsAdj`		`DwnstrmPrs`	Давление ниже по потоку	Pa
			`UpstrmPrs`	Давление выше по потоку	Pa
			`PrsRatio`	Отношение давления	НА
			`DwnstrmTemp`	Температура ниже по потоку	K
			`UpstrmTemp`	Температура выше по течению	K
	`OrfMassFlw`			Массовый расход через отверстие	кг/с
	`Species`		`O2MassFlw`	Массовый расход кислорода	кг/с
			`N2MassFlw`	Массовый расход азота	кг/с
			`UnbrndFuelMassFlw`	Массовый расход несгоревшего газа	кг/с
			`CO2MassFlw`	Массовый расход диоксида углерода	кг/с
			`H2OMassFlw`	Массовый расход воды	кг/с
			`COMassFlw`	Массовый расход монооксида углерода	кг/с
			`NOMassFlw`	Массовый расход оксида азота	кг/с
			`NO2MassFlw`	Массовый расход диоксида азота	кг/с
			`NOxMassFlw`	Массовый расход оксида азота и диоксида азота	кг/с
			`PmMassFlw`	Массовый расход твердых частиц	кг/с
			`AirMassFlw`	Массовый расход воздуха	кг/с
			`BrnedGasMassFlw`	Массовый расход сгоревшего газа	кг/с
	`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd`	`PwrHeatFlwIn`	Расход тепла в порту A	W
		`PwrTrnsfrd`	`PwrHeatFlwOut`	Расход тепла в порту B	W
		`PwrNotTrnsfrd`		Не используется
		`PwrStored`		Не используется
`Area`	`FlwArea`			Площадь поперечного сечения потока	м ^ 2
	`EffctArea`			Эффективная площадь поперечного сечения диафрагмы	м ^ 2
	`ThrAng`			Площадь дроссельной заслонки, если применимо	градус

Параметры

развернуть все

Параметры блока

`Orifice area model` - Выбор модели
`Constant` (по умолчанию) | `External input` | `Throttle body geometry`

Модель площади диафрагмы.

Зависимости

Модель области диафрагмы включает параметры на вкладке Параметры области (Area Parameters).

`Image type` - Цвет значка
`Cold` (по умолчанию) | `Hot`

Цвет значка блока:

Cold для синего.
Hot для красного.

Общая информация

`Ratio of specific heats, gamma` - Коэффициент
`1.3998` (по умолчанию) | `scalar`

Соотношение удельных тепловыделений, γ.

`Ideal gas constant, R` - Константа
`287.05` (по умолчанию) | `scalar`

Идеальная газовая постоянная, $R$ , в Дж/( кг· К).

`Pressure ratio linearize limit, Plim` - Предел
`0.95` (по умолчанию) | `scalar`

Предел отношения давления, чтобы избежать сингулярностей, когда отношение давления приближается к 1, $_{Плим}$ .

Область

`Constant area value, Aorf_cnst` - Площадь
`.1` (по умолчанию) | `scalar`

Постоянное значение площади, $_{Aorf_cnst}$ , в м ^ 2.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Constant для параметра модели области диафрагмы.

`Discharge coefficient, Cd_cnst` - Коэффициент
`1` (по умолчанию) | `scalar`

Коэффициент разряда для постоянной площади, $_{Cdcnst}$ .

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Constant для параметра модели области диафрагмы.

`Discharge coefficient, Cd_ext` - Коэффициент
`1` (по умолчанию) | `scalar`

Коэффициент разряда для ввода внешней зоны, $_{Cdext}$ .

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите External input для параметра модели области диафрагмы.

`Throttle diameter, Dthr` - Диаметр
`50` (по умолчанию) | `scalar`

Диаметр корпуса дросселя при открытии, $_{Dтр}$ , в мм.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Throttle body geometry для параметра модели области диафрагмы.

`Discharge coefficient table, ThrCd` - Коэффициент
`[0.001; 0.735]` (по умолчанию) | `vector`

Таблица коэффициентов разрядки, _{Cd_thr}.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Throttle body geometry для параметра модели области диафрагмы.

`Angle breakpoints, ThrAngBpts` - Угол
`[0; 90]` (по умолчанию) | `vector`

Угловые точки останова, $_{Thrang_bpts}$ , в град.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Throttle body geometry для параметра модели области диафрагмы.

Примеры модели

Conventional Vehicle Reference Application

Обычное справочное приложение для транспортного средства

Имитация полной модели транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания, трансмиссией и соответствующими алгоритмами управления силовым агрегатом. Используется для анализа соответствия силового агрегата и выбора компонентов, проектирования алгоритмов управления и диагностики, а также тестирования аппаратного обеспечения в контуре (HIL).

Ссылки

[1] Хейвуд, Джон Б. Основы двигателя внутреннего сгорания. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл, 1988.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Система управления громкостью | Теплообменник

Представлен в R2017a

Документация

Ограничение потока

Описание

Уравнения

Учет мощности

Порты

Вход

A - Давление входного отверстия, температура, энтальпия, массовые доли двухсторонний порт разъема

B - Давление выходного отверстия, температура, энтальпия, массовые доли двухсторонний порт разъема

Area - Площадь диафрагмы scalar

Зависимости

ThrPct - Процент открытия корпуса дросселя scalar

Зависимости

Продукция

A - Массовый расход на входе, расход тепла, температура двухсторонний порт разъема

B - Массовый расход на выходе, расход тепла, температура двухсторонний порт разъема

Info - Сигнал шины автобус

Параметры

Orifice area model - Выбор модели Constant (по умолчанию) | External input | Throttle body geometry

Зависимости

Image type - Цвет значка Cold (по умолчанию) | Hot

Ratio of specific heats, gamma - Коэффициент 1.3998 (по умолчанию) | scalar

Ideal gas constant, R - Константа 287.05 (по умолчанию) | scalar

Pressure ratio linearize limit, Plim - Предел 0.95 (по умолчанию) | scalar

Constant area value, Aorf_cnst - Площадь .1 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Discharge coefficient, Cd_cnst - Коэффициент 1 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Discharge coefficient, Cd_ext - Коэффициент 1 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Throttle diameter, Dthr - Диаметр 50 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Discharge coefficient table, ThrCd - Коэффициент [0.001; 0.735] (по умолчанию) | vector

Зависимости

Angle breakpoints, ThrAngBpts - Угол [0; 90] (по умолчанию) | vector

Зависимости

Примеры модели

Обычное справочное приложение для транспортного средства

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Документация по блокам силового агрегата

Поддержка

`A` - Давление входного отверстия, температура, энтальпия, массовые доли
двухсторонний порт разъема

`B` - Давление выходного отверстия, температура, энтальпия, массовые доли
двухсторонний порт разъема

`Area` - Площадь диафрагмы
`scalar`

`ThrPct` - Процент открытия корпуса дросселя
`scalar`

`A` - Массовый расход на входе, расход тепла, температура
двухсторонний порт разъема

`B` - Массовый расход на выходе, расход тепла, температура
двухсторонний порт разъема

`Info` - Сигнал шины
автобус

`Orifice area model` - Выбор модели
`Constant` (по умолчанию) | `External input` | `Throttle body geometry`

`Image type` - Цвет значка
`Cold` (по умолчанию) | `Hot`

`Ratio of specific heats, gamma` - Коэффициент
`1.3998` (по умолчанию) | `scalar`

`Ideal gas constant, R` - Константа
`287.05` (по умолчанию) | `scalar`

`Pressure ratio linearize limit, Plim` - Предел
`0.95` (по умолчанию) | `scalar`

`Constant area value, Aorf_cnst` - Площадь
`.1` (по умолчанию) | `scalar`

`Discharge coefficient, Cd_cnst` - Коэффициент
`1` (по умолчанию) | `scalar`

`Discharge coefficient, Cd_ext` - Коэффициент
`1` (по умолчанию) | `scalar`

`Throttle diameter, Dthr` - Диаметр
`50` (по умолчанию) | `scalar`

`Discharge coefficient table, ThrCd` - Коэффициент
`[0.001; 0.735]` (по умолчанию) | `vector`

`Angle breakpoints, ThrAngBpts` - Угол
`[0; 90]` (по умолчанию) | `vector`

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™