Гидравлическая емкость переменного объема с сжимаемой жидкостью
Гидравлические элементы
Блок переменной гидравлической камеры моделирует сжимаемость жидкости в камерах переменного объема. Жидкость считается смесью жидкости и небольшого количества захваченного, не растворенного газа. Используйте этот блок вместе с блоком поступательного гидромеханического преобразователя.
Примечание
Блок регулируемой гидравлической камеры учитывает только расход, вызванный сжимаемостью жидкости. Объем жидкости, потребляемый для создания скорости поршня, учитывается в блоке поступательного гидромеханического преобразователя.
Камера моделируется по следующим уравнениям (см. [1, 2]):
dpdt
pa + p) n + 1nEl
где
| q | Расход из-за сжимаемости жидкости |
| V0 | Начальный объем жидкости в камере |
| V | Изменение объема камеры, через порт V |
| E | Модуль объема жидкости |
| El | Модуль объема чистой жидкости |
| p | Манометрическое давление жидкости в камере |
| pα | Атмосферное давление |
| α | Относительное содержание газа при атмосферном давлении, α = VG/VL |
| VG | Объем газа при атмосферном давлении |
| VL | Объем жидкости |
| n | Газоспецифическое тепловое отношение |
Основной целью представления жидкости в виде смеси жидкости и газа является введение приблизительной модели кавитации, которая происходит в камере, если давление падает ниже уровня насыщения паров жидкости. Как видно на графике ниже, объемный модуль смеси уменьшается, когда манометрическое давление приближается к нулю, что значительно замедляет дальнейшее изменение давления. При манометрическом давлении намного выше нуля небольшое количество нерастворенного газа практически не влияет на поведение системы.
Сведения о воспроизведении этого графика см. в разделе Гидравлическая камера постоянного объема.
Кавитация является по своей сути термодинамическим процессом, требующим учета многофазных жидкостей, теплопередач и т.д., и как таковая не может быть точно смоделирована с помощью Simscape™ программного обеспечения. Но упрощенная версия, реализованная в блоке, достаточно хороша, чтобы сигнализировать, падает ли давление ниже опасного уровня, и предотвратить сбой вычислений, который обычно происходит при отрицательных давлениях.
Если давление падает ниже абсолютного вакуума (-101325 Па), моделирование прекращается и отображается сообщение об ошибке.
Порт А является гидравлическим консервационным отверстием, связанным с входом камеры. Порт V является портом физического сигнала, который обеспечивает изменение объема камеры.
Положительное направление блока - от порта A к опорной точке. Это означает, что расход является положительным, если он течет в камеру.
Вкладка «Переменные» используется для установки приоритетов и начальных целевых значений для переменных блока перед моделированием. Дополнительные сведения см. в разделе Установка приоритета и начальной цели для переменных блока.
Плотность жидкости остается постоянной.
Объем камеры не может быть меньше мертвого объема.
Жидкость заполняет весь объем камеры.
Минимальный объем жидкости в камере. Значение по умолчанию: 1e-4 м ^ 3.
Газоспецифическое тепловое отношение. Значение по умолчанию: 1.4.
Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:
Плотность жидкости
Кинематическая вязкость жидкости
Для задания свойств жидкости используйте блок «Гидравлическая жидкость» (Simscape Fluids) или блок «Пользовательская гидравлическая жидкость».
Блок имеет следующие порты:
AПорт гидравлической экономии, связанный с входом в камеру.
VФизический сигнальный порт, обеспечивающий изменение объема камеры.
[1] Мэнринг, Н.Д., Гидравлические системы управления, John Wiley & Sons, Нью-Йорк, 2005
[2] Меритт, Его Превосходительство, гидравлические системы управления, John Wiley & Sons, Нью-Йорк, 1967