Трансляционный механический преобразователь (TL)

Интерфейс между тепловыми жидкостями и механическими поступательными сетями

Библиотека:
Библиотека Simscape/Foundation/Термическая жидкость/Элементы

Описание

Блок поступательного механического преобразователя (TL) моделирует интерфейс между тепловой жидкостной сетью и механической вращательной сетью. Блок преобразует давление термической жидкости в механическую силу и наоборот. Может использоваться как строительный блок для линейных приводов.

Преобразователь содержит переменный объем жидкости. Температура изменяется на основе тепловой емкости этого объема. Если для параметра Динамическая сжимаемость модели (Model dynamic compressibility) задано значение Onзатем давление также развивается на основе динамической сжимаемости объема жидкости. Параметр Ориентация Mechanical (Mechanical orientation) позволяет указать, будет ли увеличение давления перемещать порт R в сторону порта C.

Порт А - это порт сохранения тепловой жидкости, связанный с входом преобразователя. Порт Н - это теплосберегающий порт, связанный с температурой жидкости внутри преобразователя. Порты R и C являются механическими передающими консервационными портами, связанными с подвижным интерфейсом и кожухом преобразователя соответственно.

Массовый баланс

Уравнение сохранения массы в объеме механического преобразователя

${\overset{}{}}_{} m˙A=ε startS v + \begin{matrix} { & 0, если динамическая сжимаемость жидкости находится \\ \frac{}{в состоянии offVstart(} \frac{}{} \frac{1βdpdt}{+} & αdTdt), если динамическая \end{matrix}$ сжимаемость жидкости включена

где:

${\overset{}{}}_{m˙A}$ - массовый расход жидкости в преобразователь через порт A.
start- механическая ориентация преобразователя (1 если повышение давления жидкости вызывает положительное смещение R относительно С, -1 если повышение давления жидкости вызывает отрицательное смещение R относительно С).
start- плотность массы жидкости.
S - площадь поперечного сечения интерфейса преобразователя.
v - скорость поступательного движения интерфейса преобразователя.
V - объем жидкости внутри преобразователя.
β - объемный модуль жидкости внутри преобразователя.
α - коэффициент теплового расширения жидкости.
p - давление жидкости внутри преобразователя.
T - температура жидкости внутри преобразователя.

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 в соответствии с уравнениями блоков. Смещение границы раздела равно нулю, когда объем жидкости 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 жидкости увеличивается от мертвого объема.
Если Pressure at A causes negative displacement of R relative to C, смещение границы раздела уменьшается, когда объем жидкости увеличивается от мертвого объема.

Баланс импульса

Уравнение сохранения импульса в объеме механического преобразователя

$F = - (p_{} -$ pAtm) S

где:

F - сила, которую жидкость оказывает на интерфейс преобразователя.
рАтм - атмосферное давление.

Энергетический баланс

Уравнение энергосбережения в объеме механического преобразователя

$\frac{d (αuV}{)} {dt}_{} =_{}$

где:

u - внутренняя энергия жидкости.
A - общий расход энергии в объем механического преобразователя через порт A.
QH - расход тепла в объем механического преобразователя.

Допущения и ограничения

Стенки преобразователя несовместимы. Они не могут деформироваться независимо от внутреннего давления и температуры.
Преобразователь не содержит механических жестких упоров. Чтобы включить жесткие остановки, используйте блок поступательного жесткого останова.
Сопротивление потоку между входом и внутренней частью преобразователя является незначительным.
Тепловое сопротивление между тепловым портом и внутренней частью преобразователя ничтожно мало.
Кинетическая энергия жидкости в конвертере ничтожно мала.

Порты

Вход

развернуть все

`p` - Смещение порта R относительно порта C, м
физический сигнал

Входной физический сигнал, передающий информацию о положении от Simscape™ Multibody™ соединения. Подключите этот порт к порту p определения положения соединения. Дополнительные сведения см. в разделе Подключение сетей Simscape к множественным соединениям Simscape.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите для параметра Interface displacement значение Provide input signal from Multibody joint.

Сохранение

развернуть все

`A` - Вход преобразователя
термическая жидкость

Отверстие для сохранения тепловой жидкости, связанное с входом преобразователя.

`H` - Температура внутри преобразователя
тепловой

Термосберегающее отверстие, связанное с температурой жидкости внутри преобразователя.

`R` - Стержень
механический поступательный

Механический консервационный порт, связанный с подвижным интерфейсом.

`C` - Дело
механический поступательный

МЕХАНИЧЕСКОЕ ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ КОНСЕРВАЦИОННОЕ ОТВЕРСТИЕ, СВЯЗАННОЕ С КОРПУСОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.

Параметры

развернуть все

Главный

`Mechanical orientation` - Выберите ориентацию преобразователя
`Pressure at A causes positive displacement of R relative to C` (по умолчанию) | `Pressure at A causes negative displacement of R relative to C`

Выберите выравнивание поверхности раздела относительно объема жидкости преобразователя:

Pressure at A causes positive displacement of R relative to C - Увеличение объема жидкости приводит к положительному смещению порта R относительно порта C.
Pressure at A causes negative displacement of R relative to C - Увеличение объема жидкости приводит к отрицательному смещению порта R относительно порта C.

`Interface displacement` - Выбор метода для определения относительных позиций портов
`Calculate from velocity of port R relative to port C` (по умолчанию) | `Provide input signal from Multibody joint`

Выберите метод определения смещения порта R относительно порта C:

Calculate from velocity of port R relative to port C - Рассчитать смещение по относительным скоростям порта на основе уравнений баланса масс. Это метод по умолчанию.
Provide input signal from Multibody joint - Разрешить входному физическому сигнальному порту p передавать информацию о смещении из соединения Multibody. Этот метод используется только при подключении преобразователя к соединению Multibody с помощью блока Translational Multibody Interface. Дополнительные сведения см. в разделе Как передать информацию о позиции.

`Initial interface displacement` - Поступательное смещение порта R относительно порта C в начале моделирования
`0 m` (по умолчанию)

Поступательное смещение порта R относительно порта C в начале моделирования. Значение 0 соответствует начальному объему жидкости, равному мертвому объему.

Зависимости

Активируется, если для параметра Interface displacement установлено значение Calculate from velocity of port R relative to port C.

Если механическая ориентация Pressure at A causes positive displacement of R relative to Cзначение параметра должно быть больше или равно 0.
Если механическая ориентация Pressure at A causes negative displacement of R relative to C, значение параметра должно быть меньше или равно 0.

`Interface cross-sectional area` - Область, на которую жидкость оказывает давление для создания поступательной силы
`0.01 m^2` (по умолчанию)

Область, на которую жидкость оказывает давление для создания поступательной силы.

`Dead volume` - Объем жидкости при смещении границы раздела 0
`1e-5 m^3` (по умолчанию)

Объем жидкости при смещении границы раздела 0.

`Environment pressure specification` - Выберите метод спецификации для давления окружающей среды
`Atmospheric pressure` (по умолчанию) | `Specified pressure`

Выберите метод спецификации для давления вне конвертера:

Atmospheric pressure - Использовать атмосферное давление, указанное блоком «Параметры термической жидкости» (TL) или «Свойства термической жидкости» (TL), подключенным к цепи.
Specified pressure - укажите значение с помощью параметра Давление окружающей среды (Environment pressure).

`Environment pressure` - Давление вне преобразователя
`0.101325 MPa` (по умолчанию)

Давление вне конвертера, действующее против давления объема жидкости конвертера. Значение 0 указывает, что преобразователь расширяется до вакуума.

Зависимости

Активируется, если для параметра спецификации давления окружающей среды установлено значение Specified pressure.

Эффекты и начальные условия

`Fluid dynamic compressibility` - Выберите, следует ли моделировать динамическую сжимаемость жидкости
`On` (по умолчанию) | `Off`

Выберите, следует ли учитывать динамическую сжимаемость жидкости. Динамическая сжимаемость придает плотности жидкости зависимость от давления и температуры, влияя на переходную реакцию системы в небольших временных масштабах.

`Initial liquid pressure` - Давление жидкости в нулевое время
`0.101325 MPa` (по умолчанию)

Давление жидкости в конвертере в начале моделирования.

Зависимости

Активируется, если для параметра Динамическая сжимаемость жидкости установлено значение On.

`Initial liquid temperature` - Температура жидкости в нулевое время
`293.15 K` (по умолчанию)

Температура жидкости в конвертере в начале моделирования.

Примеры модели

Система охлаждения двигателя

Смоделировать базовую систему охлаждения двигателя, используя заказные блоки термической жидкости. Насос фиксированного вытеснения пропускает воду по охлаждающему контуру. Тепло от двигателя поглощается водяным хладагентом и рассеивается через радиатор. Температура системы регулируется термостатом, который отводит поток в радиатор только тогда, когда температура выше порогового значения.

Нагрев гидравлической жидкости из-за потерь

Модель показывает, как можно использовать тепловые жидкие компоненты Foundation Library для оценки влияния вязких потерь на температуру рабочей системы в масштабе длительного времени. Насос подает энергию в систему для периодического приведения в действие цилиндра двойного действия. Потери давления в направленном клапане преобразуют энергию в тепло. Теплопередача через корпус цилиндра в окружающую среду обеспечивает теплоотвод.

Расширенные возможности

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

См. также

Вращательный механический преобразователь (TL) | Трансляционный мультибиблиотечный интерфейс

Темы

Представлен в R2013b

Документация

Трансляционный механический преобразователь (TL)

Описание

Массовый баланс

Баланс импульса

Энергетический баланс

Допущения и ограничения

Порты

Вход

p - Смещение порта R относительно порта C, м физический сигнал

Зависимости

Сохранение

A - Вход преобразователя термическая жидкость

H - Температура внутри преобразователя тепловой

R - Стержень механический поступательный

C - Дело механический поступательный

Параметры

Главный

Mechanical orientation - Выберите ориентацию преобразователя Pressure at A causes positive displacement of R relative to C (по умолчанию) | Pressure at A causes negative displacement of R relative to C

Interface displacement - Выбор метода для определения относительных позиций портов Calculate from velocity of port R relative to port C (по умолчанию) | Provide input signal from Multibody joint

Initial interface displacement - Поступательное смещение порта R относительно порта C в начале моделирования 0 m (по умолчанию)

Зависимости

Interface cross-sectional area - Область, на которую жидкость оказывает давление для создания поступательной силы 0.01 m^2 (по умолчанию)

Dead volume - Объем жидкости при смещении границы раздела 0 1e-5 m^3 (по умолчанию)

Environment pressure specification - Выберите метод спецификации для давления окружающей среды Atmospheric pressure (по умолчанию) | Specified pressure

Environment pressure - Давление вне преобразователя 0.101325 MPa (по умолчанию)

Зависимости

Эффекты и начальные условия

Fluid dynamic compressibility - Выберите, следует ли моделировать динамическую сжимаемость жидкости On (по умолчанию) | Off

Initial liquid pressure - Давление жидкости в нулевое время 0.101325 MPa (по умолчанию)

Зависимости

Initial liquid temperature - Температура жидкости в нулевое время 293.15 K (по умолчанию)

Примеры модели

Система охлаждения двигателя

Нагрев гидравлической жидкости из-за потерь

Расширенные возможности

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

См. также

Темы

Документация по Simscape

Поддержка

`p` - Смещение порта R относительно порта C, м
физический сигнал

`A` - Вход преобразователя
термическая жидкость

`H` - Температура внутри преобразователя
тепловой

`R` - Стержень
механический поступательный

`C` - Дело
механический поступательный

`Mechanical orientation` - Выберите ориентацию преобразователя
`Pressure at A causes positive displacement of R relative to C` (по умолчанию) | `Pressure at A causes negative displacement of R relative to C`

`Interface displacement` - Выбор метода для определения относительных позиций портов
`Calculate from velocity of port R relative to port C` (по умолчанию) | `Provide input signal from Multibody joint`

`Initial interface displacement` - Поступательное смещение порта R относительно порта C в начале моделирования
`0 m` (по умолчанию)

`Interface cross-sectional area` - Область, на которую жидкость оказывает давление для создания поступательной силы
`0.01 m^2` (по умолчанию)

`Dead volume` - Объем жидкости при смещении границы раздела 0
`1e-5 m^3` (по умолчанию)

`Environment pressure specification` - Выберите метод спецификации для давления окружающей среды
`Atmospheric pressure` (по умолчанию) | `Specified pressure`

`Environment pressure` - Давление вне преобразователя
`0.101325 MPa` (по умолчанию)

`Fluid dynamic compressibility` - Выберите, следует ли моделировать динамическую сжимаемость жидкости
`On` (по умолчанию) | `Off`

`Initial liquid pressure` - Давление жидкости в нулевое время
`0.101325 MPa` (по умолчанию)

`Initial liquid temperature` - Температура жидкости в нулевое время
`293.15 K` (по умолчанию)

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