Двигатель с фиксированным смещением (IL)

Двигатель фиксированного перемещения в системе изотермической жидкости

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Изотермическая жидкость/Насосы и двигатели

Описание

Блок двигателя с фиксированным смещением (IL) моделирует двигатель с постоянным объемным смещением. Текучая среда может перемещаться из порта A в порт B, называемый прямым режимом, или из порта B в порт A, называемый обратным режимом. Работа в режиме двигателя происходит при падении давления в направлении потока. Работа в режиме насоса происходит при увеличении давления в направлении потока.

Вращение вала соответствует знаку перемещения объема текучей среды через двигатель. Объемное перемещение жидкости при соответствует вращению положительного вала в прямом режиме. Отрицательное перемещение жидкости соответствует отрицательной угловой скорости вала в прямом режиме.

Режимы работы

Блок имеет восемь режимов работы. Рабочий режим зависит от перепада давления от порта A к порту B, Δp = pA - pB и угловой скорости, λ =

Режим 1, прямой двигатель: поток от порта A к порту B вызывает снижение давления от A до B и положительную угловую скорость вала.
Режим 2, обратный насос: отрицательная угловая скорость вала вызывает увеличение давления от порта B к порту A и потока от B к порту A.
Режим 3, обратный двигатель: поток от порта B к порту A вызывает снижение давления от B к A и отрицательную угловую скорость вала.
Режим 4, прямой насос: Положительная угловая скорость вала вызывает увеличение давления от порта A к порту B и потока от A к B.

Блок двигателя имеет аналитические параметры, таблицу поиска и параметры физического сигнала. При использовании табличных данных или входного сигнала для параметризации можно выбрать характеристику работы двигателя на основе КПД или потерь.

В табличных данных и опциях параметризации входного сигнала пороговые параметры Порог падения давления для перехода мотор-насос и Порог угловой скорости для перехода мотор-насос идентифицируют области, где может происходить численно сглаженный переход потока между режимами работы мотора. Выберите область перехода, которая обеспечивает некоторый запас для условия перехода, но которая достаточно мала относительно давления и угловой скорости, что не повлияет на результаты расчета.

Аналитическая параметризация утечки и трения

Если параметризация утечки и трения задана как Analyticalблок вычисляет утечку и трение на основе постоянных значений скорости вала, перепада давления и крутящего момента трения. Расход потока утечки, который коррелирует с перепадом давления в двигателе, рассчитывается как:

${\overset{}{}}_{}_{} m˙leak=KρavgΔp,$

где:

Δpnom - номинальный перепад давления.
αavg - средняя плотность жидкости.
K - коэффициент Хагена-Пуазе для аналитических потерь,

$К \frac{=_{} \frac{Дом ном}{_{(}_{1λ v,}}}{ном_{- 1}})$ Δпном,
где:
- D - смещение.
- startnom - номинальная угловая скорость вала.
- λ v_{, nom} - объемный КПД при номинальных условиях.
Δpnom - номинальный перепад давления.

Крутящий момент трения, который коррелирует с угловой скоростью вала, рассчитывается как:

$_{tifr} =_{(} ti0 + k 'Δp |) \frac{}{{танх}^{(}_{4ü 5 \times}}$ 10 − 5λ ном),

где:

δ0 - крутящий момент холостого хода.
k - коэффициент фрикционного момента в сравнении с коэффициентом усиления давления при номинальном смещении, который определяется по механической эффективности при номинальных условиях,

$k \frac{=_{thefr,}_{ном}}{-_{}}$ τ0Δpnom.
_startfric - момент трения при номинальных условиях:

$_{startfr,} nom = (_{1 -} λ m,_{nom)}$ DΔpnom.
Δp - перепад давления между портами A и B.
λ - относительная угловая скорость вала, или $_{startR} -_{}$ startC.

Параметры табулированных данных

При использовании табличных данных об эффективности или потерях двигателя можно предоставить данные для одного или нескольких режимов работы двигателя. Признаки табулированных данных определяют режим работы блока. Когда данные предоставляются для менее чем четырех режимов работы, блок вычисляет дополняющие данные для другого режима (режимов) путем расширения данных в оставшиеся квадранты.

Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies параметризация

Расход утечки рассчитывается как:

${\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{m˙leak=m˙leak,motor} \frac{(1}{+} {\overset{)}{α2}}_{} \frac{+m˙leak,pump}{} (1$ − α2),

где:

${\overset{}{}}_{} m˙leak,pump= (_{} в - {\overset{1}{}}_{)}$ m˙ideal
${\overset{}{}}_{} m˙leak,motor= (1_{-} \overset{λ v}{}$ ) m˙

и λ v - объемная эффективность, которая интерполируется из предоставленных пользователем табулированных данных. Переходный член, α, является

$α = \frac{tanh (}{_{}} 4ΔpΔpthreshold) \frac{}{\tanh_{(}}$ пороговое значение 4

где:

Δp - pA - pB.
prthreshold - пороговое значение перепада давления для перехода мотор-насос.
λ - λ R - λ C.
startthreshold - порог угловой скорости для перехода мотор-насос.

Момент трения рассчитывается следующим образом:

$_{tifr} =_{thefr,} \frac{насос}{(} 1 +_{α2) +} \frac{startfr,}{}$ двигатель (1 − α2),

где:

$_{startfr,} насос =_{} (λ м$ − 1)
$_{startfr,} двигатель = (_{1} -_{}$

(m) - механическая эффективность, которая интерполируется из табличных данных, предоставленных пользователем.

Tabulated data - volumetric and mechanical losses параметризация

Расход утечки рассчитывается как:

${\overset{}{}}_{}_{}_{m˙leak=ρavgqloss} (Δp, λ$ ),

где qloss интерполируется из таблицы объемных потерь, параметр q_loss (dp, w), который основан на предоставленных пользователем данных для перепада давления, угловой скорости вала и объемного перемещения жидкости.

Момент трения вала рассчитывается как:

$_{startfr} =_{} δloss (Δp,$ λ),

, где startloss интерполируется из таблицы механических потерь, параметр torque_loss (dp, w), который основан на предоставленных пользователем данных для перепада давления и угловой скорости вала.

Параметризация входного сигнала

Если параметризация утечки и трения имеет значениеInput signal - volumetric and mechanical efficiencies, порты EV и EM включены. Внутренняя утечка и трение вала рассчитываются так же, как и Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies Параметризация, за исключением того, что в портах EV и EM, соответственно, принимаются (принимаются) непосредственно.

Если параметризация утечки и трения имеет значениеInput signal - volumetric and mechanical losses, порты LV и LM активизированы. Эти каналы принимают поток утечки и крутящий момент трения как положительные физические сигналы. Расход утечки рассчитывается как:

${\overset{}{}}_{}_{}_{} m˙leak=ρavgqLVtanh \frac{(}{_{}} 4Δppthresh$ ),

где:

qLV - поток утечки, поступающий в порт LV.
pthresh - пороговое значение перепада давления для параметра перехода мотор-насос.

Момент трения рассчитывается следующим образом:

$_{thefr} =_{} \frac{theLMtanh}{(_{}}$ 4startstartthresh),

где

ΔLM - момент трения, полученный в порту LM.
startthresh - порог угловой скорости для параметра перехода мотор-насос.

Объемная и механическая эффективность варьируется между заданным пользователем минимальным и максимальным значениями. Любые значения ниже или выше этого диапазона будут принимать минимальное и максимальное указанные значения соответственно.

Работа насоса

Расход двигателя составляет:

$\overset{}{} {\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{m˙=m˙ideal+m˙leak},$

где ${\overset{}{}}_{}_{} m˙ideal=ρavgD⋅ω .$

Крутящий момент двигателя:

$start=_{} {tiideal}_{-}$ startfr,

где $_{} τideal=D⋅Δp .$

Механическая мощность, выделяемая валом двигателя, составляет:

$_{dwfmech} =$ startλ,

гидравлическая мощность двигателя составляет:

$_{} \frac{\overset{}{}}{_{φhyd=Δpm˙ρavg}} .$

Если требуется узнать, работает ли блок за пределами предоставленных табулированных данных, можно установить флажок Проверить, работает ли за пределами квадрантов предоставленных табулированных данных, как Warning чтобы получить предупреждение, если это происходит, или Error для остановки моделирования при возникновении этой ситуации. Для параметризации по входному сигналу объемных или механических потерь можно получить уведомление о превышении моделями моделирования рабочих режимов с параметром Check if operating not of motor mode.

Можно также контролировать функциональные возможности двигателя. Установите в положение Проверить, что давление меньше минимального давления двигателя Warning чтобы получить предупреждение, если это происходит, или Error для остановки моделирования при возникновении этой ситуации.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Входное или выходное отверстие к двигателю.

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Входное или выходное отверстие к двигателю.

`R` - Механический порт
механическое вращение

Угловая скорость и крутящий момент вращающегося вала.

`C` - Механический порт
механическое вращение

Опорная угловая скорость и крутящий момент корпуса двигателя.

Вход

развернуть все

`EV` - Объемная эффективность
физический сигнал

КПД двигателя для перемещения жидкости, определяемый как физический сигнал. Значение должно быть в диапазоне от 0 до 1.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите для параметра Утечка и трение значение Input signal - volumetric and mechanical efficiencies.

`EM` - Механическая эффективность
физический сигнал

Эффективность двигателя для механического извлечения энергии, определяемая как физический сигнал. Значение должно быть в диапазоне от 0 до 1.

Зависимости

`LV` - Расход утечки, `m^3/s`
физический сигнал

Потери двигателя, связанные с перемещением жидкости в м ^ 3/с, указанные как физический сигнал.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите для параметра Утечка и трение значение Input signal - volumetric and mechanical losses.

`LM` - момент трения, `N*m`
физический сигнал

Потери двигателя, связанные с механическим выделением энергии в N * m, определяемые как физический сигнал.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите для параметра Утечка и трение значение Input signal - volumetric and mechanical losses.

Параметры

развернуть все

`Leakage and friction parameterization` - Метод расчета расхода утечки и момента трения
`Analytical` (по умолчанию) | `Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies` | `Tabulated data - volumetric and mechanical losses` | `Input signal - volumetric and mechanical efficiencies` | `Input signal - volumetric and mechanical losses`

Параметризация характеристик утечки и трения насоса.

В Analytical параметризацию, скорость потока утечки и крутящий момент трения рассчитывают по аналитическим уравнениям.
В Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies параметризация, объемные и механические полезные действия вычислены от снабженного пользователями вектора Спада давления, разности потенциалов и Шахты угловой скоростной вектор, w параметры и интерполированы из 2-й зависимой Объемной таблицы эффективности, e_v (разность потенциалов, w) и Механической таблицы эффективности, e_m (разность потенциалов, w) столы.
В Tabulated data - volumetric and mechanical loss параметризация, скорость потока жидкости утечки и трение крутящего момента вычислены от снабженного пользователями вектора Спада давления, разности потенциалов и Шахты угловой скоростной вектор, w параметры и интерполированы из 2-й зависимой Объемной таблицы потерь, q_loss (разность потенциалов, w) и Механической таблицы потерь, torque_loss (разность потенциалов, w) столы.
В Input signal - volumetric and mechanical efficiencies параметризация, объемная и механическая эффективность принимаются как физические сигналы на портах EV и EM соответственно.
В Input signal - volumetric and mechanical loss параметризация, скорость потока утечки и трение крутящего момента принимаются как физические сигналы на портах LV и LM соответственно.

`Displacement` - Перемещение жидкости фиксированного объема
`30 cm^3/rev` (по умолчанию) | скаляр

Величина перемещения жидкости фиксированного объема.