Вращательное преобразование энергии в изотермической жидкостной сети
Simscape/Жидкости/Изотермическая жидкость/Насосы и двигатели
Блок центробежного насоса (ИЛ) моделирует преобразование энергии вращения от вала к жидкости в изотермической жидкостной сети. Разность давлений и механический крутящий момент моделируются как функция напора насоса и мощности тормоза, которые зависят от производительности насоса и определяются либо аналитически, либо линейной интерполяцией табулированных данных. Все составы основаны на законах сродства насоса, которые масштабируют производительность насоса по отношению тока к эталонным значениям угловой скорости насоса и диаметра рабочего колеса.
Нормальная работа насоса - это когда поток проходит от порта A к порту B с усилением давления от порта A к порту B. Порт C является механическим опорным отверстием, связанным с корпусом насоса, а порт R является механическим отверстием, связанным с валом насоса. Направление нормального рабочего вала для системы можно задать в параметре ориентации Mechanical. Если моделирование приводит к угловой скорости, противоположной угловой скорости выбранной конфигурации, то скорость возвращаемого вала остается равной 0.
Порты блоков центробежных насосов
Расположение отверстий блока на типичном центробежном насосе показано ниже.
При номинальных рабочих условиях впускное отверстие для текучей среды находится в отверстии A, а выпускное отверстие для текучей среды находится в отверстии B. В то время как блок поддерживает обратные потоки, поток от B к A находится вне нормальных рабочих условий насоса. Механическая привязка насоса находится в отверстии C, а крутящий момент вала и скорость вращения передаются в отверстии R.
Коэффициент усиления давления над насосом рассчитывается как функция законов сродства насоса и эталонного перепада давления:
DDref) 2,
где:
Δpref - эталонный коэффициент усиления давления, который определяется по квадратичной посадке перепада давления насоса между максимальным напором при нулевой производительности, номинальным напором и максимальным напором при нулевой производительности.
λ - угловая скорость вала, λ R - startC.
startref - опорная скорость вала.
- масштабный коэффициент диаметра рабочего колеса, который может быть изменен из значения по умолчанию, равного 1, если диаметр опорного рабочего колеса и диаметра рабочего колеса системы различаются. Этот блок не отражает изменения эффективности насоса из-за размера насоса.
start- плотность сетевой текучей среды.
Крутящий момент вала:
DDref) 5.
Эталонная мощность тормоза Wbrake, ref определяется по линейной посадке между номинальной мощностью тормоза и мощностью тормоза при нулевой мощности.
Ссылочная мощность рассчитывается следующим образом:
3.
Можно выбрать предупреждение, когда расход блока становится отрицательным или превышает максимальную производительность насоса, установив для параметра Проверить, работает ли он сверх нормального режима работы насоса значение On.
Производительность насоса можно моделировать как 1-D функцию производительности, объемного расхода через насос. Коэффициент усиления давления над насосом основан на векторе эталонного напора ΔHref, который является функцией эталонной производительности, qref:
(DDref) 2,
где g - гравитационная постоянная.
Крутящий момент вала основан на опорном векторе мощности тормоза Wref, который является функцией эталонной мощности:
5,
где αref - эталонная плотность. Опорная мощность устанавливается как:
3,
который затем используется для интерполяции между вектором опорной мощности, вектором опорной головки и вектором опорной мощности тормоза.
Когда моделирование выходит за пределы нормальных условий работы насоса, головка насоса экстраполируется линейно и мощность тормоза экстраполируется до ближайшей точки.
Производительность насоса можно моделировать как 2-D функцию объемного расхода и угловой скорости. Коэффициент усиления давления над насосом является функцией таблицы напора, H (q, w), ΔHref, которая является функцией эталонной производительности, qref и частоты вращения вала
DDref) 2.
Крутящий момент вала вычисляется как функция таблицы мощности тормоза, Wb (q, w), Wref, которая является функцией эталонной мощности, qref и скорости вала, λ:
DDref) 5.
Ссылочная мощность рассчитывается следующим образом:
3.
Когда моделирование выходит за пределы нормальных условий работы насоса, головка насоса экстраполируется линейно и мощность тормоза экстраполируется до ближайшей точки.
Доступна предварительная параметризация блока центробежного насоса (ИЛ) с данными изготовителя. Эти данные позволяют моделировать определенный компонент поставщика.
Чтобы загрузить предопределенную параметризацию,
Щелкните гиперссылку «Select a defined parameterization» в описании диалогового окна центробежного насоса (IL).
Выберите элемент в раскрывающемся меню и нажмите кнопку «Обновить блок с выбранным элементом».
При изменении каких-либо параметров после загрузки параметризации можно проверить изменения, щелкнув Сравнить параметры блока с выбранной деталью (Compare block settings with selected party. any difference in settings of the block and defined parameterization with the MATLAB command window).
Примечание
Предопределенные параметризации компонентов Simscape используют доступные источники данных для предоставления значений параметров. Для заполнения недостающих данных используются инженерные суждения и упрощающие допущения. В результате следует ожидать отклонения между моделируемым и фактическим физическим поведением. Для обеспечения требуемой точности необходимо проверить смоделированное поведение на соответствие экспериментальным данным и при необходимости уточнить модели компонентов.
Блок не учитывает динамическое давление в насосе. Расчетный напор обусловлен только статическим давлением.
Блок не учитывает потери давления из-за трения или переменных площадей потока.
Центробежный насос (TL) | Насос с фиксированным рабочим объемом (IL) | Насос с компенсацией давления (IL) | Насос переменного рабочего объема (IL)
