Интерфейс между влажным воздухом и механическими поступательными сетями
Библиотека Simscape/Foundation/Влажный воздух/Элементы

Блок трансляционного механического преобразователя (MA) моделирует интерфейс между сетью влажного воздуха и механической трансляционной сетью. Блок преобразует давление влажного воздуха в механическую силу и наоборот. Его можно использовать в качестве стандартного блока для линейных приводов.
Преобразователь содержит переменный объем влажного воздуха. Давление и температура развиваются на основе сжимаемости и теплоемкости этого объема влажного воздуха. Жидкая вода конденсируется из объема влажного воздуха, когда достигает насыщения. Параметр ориентации Mechanical позволяет указать, приводит ли увеличение объема влажного воздуха внутри преобразователя к положительному или отрицательному смещению порта R относительно порта C.
Блочные уравнения используют эти символы. Нижние индексы a, w, и g указывают свойства сухого воздуха, водяного пара и следового газа соответственно. Нижний индекс ws указывает водяной пар при насыщении. Нижние индексы A, H, и S укажите соответствующий порт. Нижний индекс I указывает свойства внутреннего объема влажного воздуха.
| Массовый расход | |
| Φ | Расход энергии |
| Q | Расход тепла |
| p | Давление |
| ρ | Плотность |
| R | Удельная газовая константа |
| V | Объем влажного воздуха внутри преобразователя |
| условная цена | Удельное тепло при постоянном объеме |
| h | Специфическая энтальпия |
| u | Удельная внутренняя энергия |
| x | Массовая доля (xw - удельная влажность, что является еще одним термином массовой доли водяного пара) |
| y | Молярная доля |
| φ | Относительная влажность |
| r | Коэффициент влажности |
| T | Температура |
| t | Время |
Чистые скорости потока во влажный объем воздуха внутри преобразователя составляют
где:
m˙condense - скорость конденсации.
Dwfcondense - скорость потери энергии из конденсированной воды.
ФS - это скорость энергии, добавляемой источниками влаги и следового газа. и - массовый расход воды и газа соответственно через порт S. Значения , и ФS определяются источниками влаги и следового газа, подключенными к порту S преобразователя.
Сохранение массы водяного пара связывает массовый расход водяного пара с динамикой уровня влаги во внутреннем объеме влажного воздуха:
Аналогично сохранение массы следового газа связывает массовый расход следового газа с динамикой уровня следового газа во внутреннем объеме влажного воздуха:
Сохранение массы смеси соотносит массовый расход смеси с динамикой давления, температуры и массовых долей внутреннего объема влажного воздуха:
m˙g,net−xgm˙net) +ρIV˙=m˙net
где - скорость изменения объема преобразователя.
Наконец, энергосбережение связывает расход энергии с динамикой давления, температуры и массовых долей внутреннего объема влажного воздуха:
+uIm˙net=Φnet−pIV˙
Уравнение состояния соотносит плотность смеси с давлением и температурой:
αIRITI
Удельная газовая константа смеси равна
xgIRg
Объем преобразователя равен
Sintdintxpint
где:
Vdead - мертвый объем.
Синт - площадь поперечного сечения поверхности раздела.
dint - смещение интерфейса.
αint - коэффициент механической ориентации. Если механическая ориентация Pressure at A causes positive displacement of R relative to C, αint = 1. Если механическая ориентация Pressure at A causes negative displacement of R relative to C, αint = -1.
При подключении преобразователя к соединению Multibody используйте порт p ввода физического сигнала для задания смещения порта R относительно порта C. В противном случае блок вычисляет смещение интерфейса по относительным скоростям порта. Смещение границы раздела равно нулю, когда объем влажного воздуха внутри преобразователя равен мертвому объему. Затем, в зависимости от значения параметра Ориентация Mechanical (Mechanical orientation):
Если Pressure at A causes positive displacement of R relative to C, смещение границы раздела увеличивается, когда объем влажного воздуха увеличивается от мертвого объема.
Если Pressure at A causes negative displacement of R relative to C, смещение границы раздела уменьшается, когда объем влажного воздуха увеличивается от мертвого объема.
Баланс сил на механическом интерфейсе:
Синтиминт
где:
Fint - сила от порта R к порту C.
penv - давление окружающей среды.
Сопротивление потоку и тепловое сопротивление не моделируются в преобразователе:
= TI
Когда объем влажного воздуха достигает насыщения, может происходить конденсация. Удельная влажность при насыщении составляет
фwsRIRwpwsIpI
где:
αws - относительная влажность при насыщении (обычно 1).
pwsI - давление насыщения водяным паром, оцениваемое при TI.
Скорость конденсации составляет
xwsI
где startcondense - значение параметра постоянной времени конденсации.
Конденсированная вода вычитается из объема влажного воздуха, как показано в уравнениях сохранения. Энергия, связанная со сконденсированной водой, составляет
ΔhvapI)
где ΔhvapI - специфическая энтальпия испарения, оцененная при TI.
Другие количества влаги и следовых газов связаны друг с другом следующим образом:
+ xwI + xgI = 1
Чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для переменных блока перед моделированием, используйте вкладку «Переменные» в диалоговом окне блока (или раздел «Переменные» в Инспекторе свойств блока). Дополнительные сведения см. в разделе Установка приоритета и начальной цели для переменных блока и начальных условий для блоков с конечным объемом влажного воздуха.
Корпус преобразователя является абсолютно жестким.
Сопротивление потоку между входом преобразователя и объемом влажного воздуха не моделируется. Подключите блок локального ограничения (MA) или блок сопротивления потоку (MA) к порту A для моделирования потерь давления, связанных с входом.
Тепловое сопротивление между отверстием Н и объемом влажного воздуха не моделируется. Используйте блоки библиотеки Thermal для моделирования теплового сопротивления между влажной воздушной смесью и окружающей средой, включая любые тепловые эффекты стенки камеры.
Подвижный интерфейс полностью герметизирован.
Блок не моделирует механические эффекты движущегося интерфейса, такие как жесткие упоры, трение и инерция.
Вращательный механический преобразователь (MA) | Трансляционный мультибиблиотечный интерфейс