Flow Restriction

Изентропный идеальный поток газа через отверстие

Библиотека:
Блок Силового Агрегата/Двигатель/Компоненты Engine Сгорания/Основной Поток

Описание

Блок Flow Restriction моделирует изентропный идеальный поток газа через отверстие. Блок использует сохранение массы и энергии, чтобы определить массовый расход жидкости. Скорость потока ограничена дроссельным потоком.

Можно задать следующие модели площади постоянного отверстия:

Постоянный
Внешний вход
Геометрия корпуса дросселя

Уравнения

Блок Flow Restriction реализует эти уравнения.

Вычисление	Уравнения
Стандартное отверстие	${\dot{m}}_{o r f} = Γ \cdot Ψ (P_{r a t i o})$ $P_{r a t i o} = \frac{P_{d o w n s t r}}{P_{u p s t r}}$ $Γ = \frac{A_{e f f} \cdot P_{u p s t r}}{\sqrt{R \cdot T_{u p s t r}}}$ $P_{c r} = {(\frac{2}{γ + 1})}^{\frac{γ}{γ - 1}}$ $Ψ = {\begin{matrix} \sqrt{γ {(\frac{2}{γ + 1})}^{\frac{γ + 1}{γ - 1}}} & P_{r a t i o} < P_{c r} \\ \sqrt{\frac{2 γ}{γ - 1} (P_{r a t i o}^{\frac{2}{γ}} - P_{r a t i o}^{\frac{γ + 1}{γ}})} & P_{c r} \leq P_{r a t i o} \leq P_{l i m} \\ \frac{P_{r a t i o} - 1}{P_{l i m} - 1} \sqrt{\frac{2 γ}{γ - 1} (P_{l i m}^{\frac{2}{γ}} - P_{l i m}^{\frac{γ + 1}{γ}})} & P_{l i m} < P_{r a t i o} \end{matrix}$
Массовые расходы жидкости компонентов	${\dot{m}}_{i} = {\dot{m}}_{o r f} y_{u p s t r, i}$
Постоянная площадь постоянного отверстия	$A_{e f f} = A_{o r f_c n s t} \cdot C d_{c n s t}$
Внешние входы площади постоянного отверстия	$A_{e f f} = A_{o r f_e x t} \cdot C d_{e x t}$
Геометрия корпуса дросселя	$θ_{t h r} = P c t_{t h r} \cdot \frac{90}{100}$ $A_{e f f_t h r} = \frac{π}{4} D_{t h r}^{2} C_{d_t h r} (θ_{t h r})$
Тепловая скорость потока жидкости	$q_{o r f} = {\dot{m}}_{o r f} h_{u p s t r}$

В уравнениях используются эти переменные.

$A_{e f f}$ , $A_{e f f_t h r}$	Эффективная площадь поперечного сечения отверстия
$A_{o r f_c n s t}$ , $A_{o r f_e x t}$	Площадь постоянного отверстия
$C d_{c n s t}$ , $C d_{e x t}$	Коэффициент расхода
$R$	Идеальная газовая константа
$P_{c r}$	Критическое давление, при котором происходит дроссельный поток
γ	Отношение удельных нагревов
$Γ$	Функция потока на основе отношения давления
$P_{r a t i o}$	Отношение давления
$P_{u p s t r}$	Давление в восходящем отверстии
$P_{d o w n s t r}$	Давление после отверстия
$P_{l i m}$	Предел отношения давления, чтобы избежать особенностей, когда отношение давления приближается к 1
_yupstr,i	Массовая доля видов в восходящем направлении для i = _O2, _N2, несгоревшего топлива, _CO2, _H2O, CO, NO, _NO2, PM, воздуха и сжигаемого газа
${\dot{m}}_{i}$	Массовый расход жидкости для i = O2_, N2_, несгоревшего топлива, CO2_, _H2O, CO, NO, NO2_, PM, воздуха и сжигаемого газа
$θ_{t h r}$	Угол дросселя
$P c t_{t h r}$	Процент открытого корпуса дросселя
_{Cd_thr}	Коэффициент расхода дросселя
$D_{t h r}$	Диаметр корпуса дросселя при открытии
${\dot{m}}_{o r f}$	Массовый расход отверстия
_hupstr	Специфическая энтальпия в восходящем направлении
_qorf	Тепловая скорость потока жидкости

Блок использует внутренний сигнал FlwDir отслеживать направление потока.

Учет степени

Для учета степени, блок реализует эти уравнения.

Сигнал шины			Описание	Уравнения
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd` - Степень между блоками Положительные сигналы указывают на поток в блок Отрицательные сигналы указывают на выход из блока	`PwrHeatFlwIn`	Скорость потока жидкости в порте А	_qorf
		`PwrHeatFlwOut`	Скорость потока жидкости в порту B	- _qorf
	`PwrNotTrnsfrd` - Степень через контур блока, но не переданный Положительные сигналы указывают на вход Отрицательные сигналы указывают на потерю	Не используется
	`PwrStored` - Сохраненная скорость изменения энергии Положительные сигналы указывают на увеличение Отрицательные сигналы указывают на уменьшение	Не используется

Порты

Вход

расширить все

`A` - Давление входного отверстия, температура, энтальпия, массовые фракции
двухсторонний порт соединителя

Шина, содержащая отверстие:

Prs - Давление, в Па
Temp - Температура, в К
Enth - Специфическая энтальпия, в Дж/кг
MassFrac - Массовые фракции входного отверстия, безразмерные.
В частности, шина с этими массовыми фракциями:
- O2MassFrac - Кислород
- N2MassFrac - Азот
- UnbrndFuelMassFrac - несгоревшее топливо
- CO2MassFrac - Диоксид углерода
- H2OMassFrac - Вода
- COMassFrac - Монооксид углерода
- NOMassFrac - Оксид азота
- NO2MassFrac - Диоксид азота
- NOxMassFrac - Оксид азота и диоксид азота
- PmMassFrac - Твердые частицы
- AirMassFrac - Воздух
- BrndGasMassFrac - Сжигаемый газ

`B` - Давление выходного отверстия, температура, энтальпия, массовые фракции
двухсторонний порт соединителя

Шина, содержащая отверстие:

Prs - Давление, в Па
Temp - Температура, в К
Enth - Специфическая энтальпия, в Дж/кг
MassFrac - Массовые фракции на выходе, безразмерные.
В частности, шина с этими массовыми фракциями:
- O2MassFrac - Кислород
- N2MassFrac - Азот
- UnbrndFuelMassFrac - несгоревшее топливо
- CO2MassFrac - Диоксид углерода
- H2OMassFrac - Вода
- COMassFrac - Монооксид углерода
- NOMassFrac - Оксид азота
- NO2MassFrac - Диоксид азота
- NOxMassFrac - Оксид азота и диоксид азота
- PmMassFrac - Твердые частицы
- AirMassFrac - Воздух
- BrndGasMassFrac - Сжигаемый газ

`Area` - Площадь постоянного отверстия
`scalar`

Вход внешней области для площади постоянного отверстия, $A_{o r f_e x t}$ , в м ^ 2.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите External input для параметра Orifice area model.

`ThrPct` - Процент открытого дросселя
`scalar`

Процент открытого корпуса дросселя, $P c t_{t h r}$ .

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Throttle body geometry для параметра Orifice area model.

Выход

расширить все

`A` - Массовый расход входного отверстия, расход тепла, температура
двухсторонний порт соединителя

Шина, содержащая:

MassFlw - Массовый расход жидкости через вход, в кг/с
HeatFlw - Расход тепла на входе, в Дж/с
Temp - Температура на входе, в К
MassFrac - Массовые фракции входного отверстия, безразмерные.
В частности, шина с этими массовыми фракциями:
- O2MassFrac - Кислород
- N2MassFrac - Азот
- UnbrndFuelMassFrac - несгоревшее топливо
- CO2MassFrac - Диоксид углерода
- H2OMassFrac - Вода
- COMassFrac - Монооксид углерода
- NOMassFrac - Оксид азота
- NO2MassFrac - Диоксид азота
- NOxMassFrac - Оксид азота и диоксид азота
- PmMassFrac - Твердые частицы
- AirMassFrac - Воздух
- BrndGasMassFrac - Сжигаемый газ

`B` - Массовый расход на выходе, расход тепла, температура
двухсторонний порт соединителя

Шина, содержащая:

MassFlw - Массовый расход на выходе, в кг/с
HeatFlw - Расход тепла на выходе, в Дж/с
Temp - Температура на выходе, в К
MassFrac - Массовые фракции на выходе, безразмерные.
В частности, шина с этими массовыми фракциями:
- O2MassFrac - Кислород
- N2MassFrac - Азот
- UnbrndFuelMassFrac - несгоревшее топливо
- CO2MassFrac - Диоксид углерода
- H2OMassFrac - Вода
- COMassFrac - Монооксид углерода
- NOMassFrac - Оксид азота
- NO2MassFrac - Диоксид азота
- NOxMassFrac - Оксид азота и диоксид азота
- PmMassFrac - Твердые частицы
- AirMassFrac - Воздух
- BrndGasMassFrac - Сжигаемый газ

`Info` - Сигнал шины
автобус

Сигнал шины, содержащий эти вычисления блоков.

Сигнал				Описание	Модули
`Flw`	`PrsAdj`		`DwnstrmPrs`	Давление ниже по потоку	Pa
			`UpstrmPrs`	Давление в восходящем направлении	Pa
			`PrsRatio`	Отношение давления	НА
			`DwnstrmTemp`	Температура ниже по потоку	K
			`UpstrmTemp`	Температура в восходящем направлении	K
	`OrfMassFlw`			Массовый расход жидкости через отверстие	кг/с
	`Species`		`O2MassFlw`	Кислородные массовые расходы жидкости	кг/с
			`N2MassFlw`	Азотные массовые расходы жидкости	кг/с
			`UnbrndFuelMassFlw`	Несгоревший газ массового расхода жидкости	кг/с
			`CO2MassFlw`	Диоксид углерода массового расхода жидкости	кг/с
			`H2OMassFlw`	Водяной массовый расход жидкости	кг/с
			`COMassFlw`	Монооксид углерода массового расхода жидкости	кг/с
			`NOMassFlw`	Оксид азота массового расхода жидкости	кг/с
			`NO2MassFlw`	Диоксид азота массового расхода жидкости	кг/с
			`NOxMassFlw`	Оксид азота и диоксид азота массового расхода жидкости	кг/с
			`PmMassFlw`	Твердые частицы массового расхода жидкости	кг/с
			`AirMassFlw`	Воздушный массовый расход жидкости	кг/с
			`BrnedGasMassFlw`	Горелый газ массового расхода жидкости	кг/с
	`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd`	`PwrHeatFlwIn`	Скорость потока жидкости в порте А	W
		`PwrTrnsfrd`	`PwrHeatFlwOut`	Скорость потока жидкости в порту B	W
		`PwrNotTrnsfrd`		Не используется
		`PwrStored`		Не используется
`Area`	`FlwArea`			Площадь потока	м ^ 2
	`EffctArea`			Эффективная площадь поперечного сечения отверстия	м ^ 2
	`ThrAng`			Площадь дросселя, если применимо	градус

Параметры

расширить все

Опции блока

`Orifice area model` - Выбор модели
`Constant` (по умолчанию) | `External input` | `Throttle body geometry`

Модель площади постоянного отверстия.

Зависимости

Модель площади постоянного отверстия включает параметры на вкладке Area Parameters.

`Image type` - Цвет значка
`Cold` (по умолчанию) | `Hot`

Цвет значка блока:

Cold для синего.
Hot для красного.

Общая информация

`Ratio of specific heats, gamma` - Коэффициент
`1.3998` (по умолчанию) | `scalar`

Отношение удельных нагревов, γ.

`Ideal gas constant, R` - Константа
`287.05` (по умолчанию) | `scalar`

Идеальная газовая константа, $R$ , в Дж/( кг· К).

`Pressure ratio linearize limit, Plim` - Предел
`0.95` (по умолчанию) | `scalar`

Предел отношения давления, чтобы избежать особенностей, когда отношение давления приближается к 1, $P_{l i m}$ .

Область

`Constant area value, Aorf_cnst` - Площадь
`.1` (по умолчанию) | `scalar`

Значение постоянной площади, $A_{o r f_c n s t}$ , в м ^ 2.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Constant для параметра Orifice area model.

`Discharge coefficient, Cd_cnst` - Коэффициент
`1` (по умолчанию) | `scalar`

Коэффициент расхода для постоянной площади, $C d_{c n s t}$ .

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Constant для параметра Orifice area model.

`Discharge coefficient, Cd_ext` - Коэффициент
`1` (по умолчанию) | `scalar`

Коэффициент расхода для входа внешней области, $C d_{e x t}$ .

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите External input для параметра Orifice area model.

`Throttle diameter, Dthr` - Диаметр
`50` (по умолчанию) | `scalar`

Диаметр корпуса дросселя при открытии, $D_{t h r}$ , в мм.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Throttle body geometry для параметра Orifice area model.

`Discharge coefficient table, ThrCd` - Коэффициент
`[0.001; 0.735]` (по умолчанию) | `vector`

Таблица коэффициентов расхода, _{Cd_thr}.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Throttle body geometry для параметра Orifice area model.

`Angle breakpoints, ThrAngBpts` - Угол
`[0; 90]` (по умолчанию) | `vector`

Точки останова угла, $T h r_{a n g_b p t s}$ , в град.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Throttle body geometry для параметра Orifice area model.

Примеры моделей

Conventional Vehicle Reference Application

Обычные Транспортные средства Примера готовых узлов

Симулируйте полную модель транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания, коробкой передач и соответствующими алгоритмами управления силовым агрегатом. Используйте для анализа соответствия силового агрегата и выбора компонентов, проекта алгоритмов управления и диагностики и аппаратных средств в цикле (HIL) проверки.

Ссылки

[1] Хейвуд, Джон Б. Основные принципы Engine внутреннего сгорания. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1988.

Документация

Flow Restriction

Описание

Уравнения

Учет степени

Порты

Вход

A - Давление входного отверстия, температура, энтальпия, массовые фракции двухсторонний порт соединителя

B - Давление выходного отверстия, температура, энтальпия, массовые фракции двухсторонний порт соединителя

Area - Площадь постоянного отверстия scalar

Зависимости

ThrPct - Процент открытого дросселя scalar

Зависимости

Выход

A - Массовый расход входного отверстия, расход тепла, температура двухсторонний порт соединителя

B - Массовый расход на выходе, расход тепла, температура двухсторонний порт соединителя

Info - Сигнал шины автобус

Параметры

Orifice area model - Выбор модели Constant (по умолчанию) | External input | Throttle body geometry

Зависимости

Image type - Цвет значка Cold (по умолчанию) | Hot

Ratio of specific heats, gamma - Коэффициент 1.3998 (по умолчанию) | scalar

Ideal gas constant, R - Константа 287.05 (по умолчанию) | scalar

Pressure ratio linearize limit, Plim - Предел 0.95 (по умолчанию) | scalar

Constant area value, Aorf_cnst - Площадь .1 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Discharge coefficient, Cd_cnst - Коэффициент 1 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Discharge coefficient, Cd_ext - Коэффициент 1 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Throttle diameter, Dthr - Диаметр 50 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Discharge coefficient table, ThrCd - Коэффициент [0.001; 0.735] (по умолчанию) | vector

Зависимости

Angle breakpoints, ThrAngBpts - Угол [0; 90] (по умолчанию) | vector

Зависимости

Примеры моделей

Обычные Транспортные средства Примера готовых узлов

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Документация Powertrain Blockset

Поддержка

`A` - Давление входного отверстия, температура, энтальпия, массовые фракции
двухсторонний порт соединителя

`B` - Давление выходного отверстия, температура, энтальпия, массовые фракции
двухсторонний порт соединителя

`Area` - Площадь постоянного отверстия
`scalar`

`ThrPct` - Процент открытого дросселя
`scalar`

`A` - Массовый расход входного отверстия, расход тепла, температура
двухсторонний порт соединителя

`B` - Массовый расход на выходе, расход тепла, температура
двухсторонний порт соединителя

`Info` - Сигнал шины
автобус

`Orifice area model` - Выбор модели
`Constant` (по умолчанию) | `External input` | `Throttle body geometry`

`Image type` - Цвет значка
`Cold` (по умолчанию) | `Hot`

`Ratio of specific heats, gamma` - Коэффициент
`1.3998` (по умолчанию) | `scalar`

`Ideal gas constant, R` - Константа
`287.05` (по умолчанию) | `scalar`

`Pressure ratio linearize limit, Plim` - Предел
`0.95` (по умолчанию) | `scalar`

`Constant area value, Aorf_cnst` - Площадь
`.1` (по умолчанию) | `scalar`

`Discharge coefficient, Cd_cnst` - Коэффициент
`1` (по умолчанию) | `scalar`

`Discharge coefficient, Cd_ext` - Коэффициент
`1` (по умолчанию) | `scalar`

`Throttle diameter, Dthr` - Диаметр
`50` (по умолчанию) | `scalar`

`Discharge coefficient table, ThrCd` - Коэффициент
`[0.001; 0.735]` (по умолчанию) | `vector`

`Angle breakpoints, ThrAngBpts` - Угол
`[0; 90]` (по умолчанию) | `vector`

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®