Тепловое поведение жидкостных систем представляет интерес во многих технических применениях. Жидкости могут накапливать энергию и высвобождать ее обратно в окружающую среду, часто выполняя работу в процессе. Поток масла через подземный трубопровод и поток гидравлической жидкости в приводе самолета являются двумя примерами.
Когда колебания температуры незначительны, жидкости ведут себя как изотермические жидкости, что упрощает процесс моделирования. Однако, когда целью является детальный тепловой анализ или когда колебания температуры являются значительными, это предположение больше не подходит.
Библиотека тепловой жидкости (Thermal Liquid) предоставляет инструмент моделирования, который можно использовать для анализа теплового поведения систем тепловой жидкости. Три примера показывают, что некоторые приложения хорошо подходят для моделирования термической жидкости:
ssc_tl_oil_pipeline - Смоделировать температуру масла по изолированному подземному трубопроводу.
ssc_tl_hydraulic_fluid_warming - Модель нагрева гидравлической жидкости из-за вязкого рассеяния внутри гидравлического привода.
ssc_tl_water_hammer - Смоделировать эффект водяного молотка благодаря быстротечному гидравлическому клапану.
Тепловые жидкие системы могут быть разнообразны по сложности от базовых до узкоспециализированных. Для моделирования базовой системы часто достаточно простых компонентов. Это такие компоненты, как камеры, трубы, насосы и сама жидкая среда. Простые компоненты часто независимы от отрасли и могут быть смоделированы с использованием одного блока Thermal Liquid. Например, можно моделировать сегмент трубопровода с помощью одного блока «Труба» (TL).
Для моделирования специализированной системы обычно используются пользовательские компоненты. Это компоненты, которые невозможно представить одним блоком термической жидкости. Пятиходовой регулирующий клапан в ssc_tl_hydraulic_fluid_warming примером является один из таких компонентов. Пользовательские компоненты часто являются отраслевыми и должны быть смоделированы путем группирования блоков Thermal Liquid в более сложные подсистемы.
Библиотека Thermal Liquid совместно использует структуру других библиотек Simscape™ Foundation. Блоки Thermal Liquid поставляются четырьмя подбазами: «Элементы», «Источники», «Датчики» и «Утилиты». С помощью этих поддиапазонов можно представить наиболее распространенные компоненты термической жидкостной системы. Эти компоненты суммируются в таблице.
| Тип компонента | Описание | Термические жидкие блоки |
|---|---|---|
| Хранение жидкости | Хранить жидкость в камерах или резервуарах. | Камера постоянного объема (TL), резервуар (TL), контролируемый резервуар (TL) |
| Транспортировка жидкости | Транспортировка термической жидкости по закрытым трубопроводам, таким как трубы. | Труба (TL) |
| Ограничение потока | Ограничение теплового потока жидкости, например, из-за клапанов или фитингов. | Локальное ограничение (TL) |
| Механические интерфейсы | Тепловые жидкостные и механические системы сопряжения, например, для преобразования жидкой механической энергии в полезную работу. | Поступательный механический преобразователь (TL), вращательный механический преобразователь (TL) |
| Источники питания | Обеспечить источник питания для системы термической жидкости, например, разность давлений или массовый расход. | Источник массового расхода (TL), источник давления (TL), источник контролируемого массового расхода (TL), источник контролируемого давления (TL) |
| Датчики | Выходные данные измерений для динамических переменных, таких как массовый расход, расход энергии, давление и температура. | Датчик давления и температуры (TL), датчик массового и энергетического расхода (TL), датчик термодинамических свойств (TL), датчик объемного расхода (TL) |
| Термическая жидкость | Укажите термодинамические свойства и область температурно-напорной достоверности термической жидкой среды. | Настройка термической жидкости (TL) |
Блок «Настройки термической жидкости» (TL) определяет термодинамические свойства жидкой среды. Эти свойства предполагают функции как давления, так и температуры. Это предположение повышает точность модели, особенно в моделях, в которых давление, температура или и то и другое сильно различаются.
Блок принимает таблицы двухстороннего поиска в качестве входных данных. В этих таблицах приведены различные значения термодинамических свойств при дискретных давлениях и температурах. Эти таблицы можно заполнить с помощью эмпирических данных из листов данных продукта или значений, рассчитанных из аналитических выражений.
Блоки Thermal Liquid могут содержать различные типы консервационных портов. Эти порты включают в себя не только отверстия для сохранения тепловой жидкости, но и отверстия для сохранения тепловой и механической жидкости. С помощью этих портов можно связать подсистему Thermal Liquid с тепловыми и механическими подсистемами.
Например, можно использовать порт тепловой экономии блока трубы (TL) для моделирования теплопередачи через стенку трубы. Одним из применений является моделирование нефтепроводов. Пример ssc_tl_oil_pipeline показывает этот подход.
Аналогично, можно использовать поступательные механические консервационные порты блока поступательного механического преобразователя (TL) для преобразования гидравлического давления в тепловой жидкостной системе в механическую приводную силу. Одним из применений является моделирование гидравлического привода. Пример ssc_tl_hydraulic_fluid_warming показывает этот подход.
В таблице перечислены блоки Thermal Liquid с тепловыми или механическими консервационными портами. Эти блоки можно использовать для создания многооменной модели, содержащей тепловую жидкость, тепловую и механическую подсистемы.
| Блок термической жидкости | Термосберегающий порт | Порт механической консервации |
|---|---|---|
| Камера постоянного объема (TL) | ✓ | ✗ |
| Труба (TL) | ✓ | ✗ |
| Вращательный механический преобразователь (TL) | ✓ | ✓ |
| Трансляционный механический преобразователь (TL) | ✓ | ✓ |