Fan (G)

Вентилятор в газовой сети

  • Библиотека:
  • Simscape/Жидкости/Газ/Турбомашина

  • Fan (G) block

Описание

Блок Fan (G) моделирует ротор, установленный на валу привода в газовой сети. Нормальная операция происходит, когда газ течет из порта A в B. Порт R сопоставлен с валом вентилятора, а порт C связан с корпусом вентилятора. Скорость вращения вала сообщается относительно порта C.

Можно задать ориентацию вращения вентилятора, который генерирует поток от порта A к порту B в параметре Mechanical orientation. Вращение счетчика вентиляторов к этому значению не будет генерировать поток.

Параметризация по скорости потока жидкости

Когда Fan specification установлено на 1D tabulated data - static pressure and total efficiency table vs. flow rateстатический перепад давления линейно интерполирован из Volumetric flow rate vector на основе опорного объемного расхода, qref, который является функцией Reference shaft speed, ωref. Статический перепад давления вычисляется как:

Δp=ω2ωref2ρinρrefΔpref(qref),

где:

  • ρref - это Reference density, связанная с табличными данными измерениями.

  • ω - скорость вала ротора, ωR - ωC.

  • ρin - плотность газа на входе.

  • Δpref является Static pressure rise vector, которая зависит от ссылки Volumetric flow rate vector, qref:

    qref=m˙inρinωrefω.

Общий КПД интерполируется из Total efficiency vector на основе ссылки объемных скоростей потока жидкости:

ηT=ηT(qref).

Параметризация по скорости вращения и скорости потока жидкости

Когда Fan specification установлено на 2D tabulated data - static pressure and total efficiency vs. angular speed and flow rateстатический перепад давления линейно интерполирован из Static pressure rise table, Dp(omega,q), как функция объемных скоростей потока жидкости, q и Shaft speed vector, omega, ω. Статический перепад давления вычисляется как:

Δp=ρinρrefΔpref(q,ω),

где Flow rate vector, q, q, вычисляется как q=m˙ρin.

Общая эффективность вентилятора линейно интерполируется из Total efficiency table, Eta(omega,q) на основе объемной скорости потока жидкости и угловой скорости вала:

ηT=ηT(ω,q).

Параметризация по скорости вращения и перепаду давления

Когда Fan specification установлено на 2D tabulated data - flow rate and total efficiency vs. angular speed and static pressure, объемный расход линейно интерполирован от Flow rate table, q(omega,Dp), как функция скорости вала, ω, и ссылка Static pressure rise vector, Dp, Δpref. Массовый расход жидкости вычисляется как:

m˙=ρrefqref(ω,Δpref),

где ссылка рост статического давления вычисляется как:

Δpref=(ρrefρin)Δp.

и где Δp - статический перепад давления над вентилятором, pB- pA.

Общий КПД интерполируется из Total efficiency table, Eta(omega,Dp) на основе скорости вала и эталонного статического перепада давления:

ηT=ηT(ω,Δpref).

Когда рабочая область на карте вентилятора не прямоугольная, можно параметризовать эффективность вентилятора по отношению рабочего к максимальному повышению давления на вентиляторе. Когда Fan specification установлено на 2D tabulated data - flow rate and total efficiency vs. angular speed and static pressure ratioобъемный расход линейно интерполируется из Flow rate table, q(omega,Dp/DpMax) как функция от Shaft speed vector omega, ω и Static pressure rise ratio vector, Dp/DpMax, ΔprefΔpmax.

Массовый расход жидкости вычисляется как:

m˙=ρrefΔqref(ω,ΔprefΔpmax),

где:

  • Δpmax - максимальный перепад давления на вентиляторе при заданной скорости вала или Maximum pressure rise vector. Это зависит от Shaft speed vector for maximum pressure rise vector, ωmax.

  • ΔprefΔpmax - Static pressure rise ratio vector, Dp/DpMax, где Δpref - перепад давления на вентиляторе, скорректированный на плотность:

    Δpref=ρrefρinΔp.

Общая эффективность вентилятора линейно интерполируется из Total efficiency table, Eta(omega,Dp/DpMax) на основе угловой скорости вала и отношения давления:

ηT=ηT(ω,ΔprefΔpmax).

Крутящий момент на валу

Крутящий момент вычисляется из общего КПД вентилятора, ηT:

τ=WFωηT,

где ηT - отношение работы жидкости к механической работе, WFWM.

Обратите внимание, что это изентропное определение, и сетевой газ принимается идеальным.

Работа жидкости вычисляется из изменения энтальпии над вентилятором:

WF=m˙(hT,BhT,A),

где:

  • hT,B - полная энтальпия в порту B или сумма энтальпии при B из-за повышения статического давления и энтальпии из-за движущейся жидкости:

    hT,B=hB+vB22,

    где vB - скорость газа в порту B.

  • hT,A - общая энтальпия в порте A,

    hT,A=hA+vA22,

    где vA - скорость газа в порту A.

Численное сглаживание

Чтобы сохранить сходимость моделирования во время обращения потока, к плотности жидкости и скорости вала прикладывается численное сглаживание, когда угловая скорость вала падает ниже заданного значения.

Плотность входного отверстия

Когда скорость вала падает ниже Shaft speed threshold for flow reversal, плотность газа вычисляется как смесь плотности в обоих портах:

ρ=ρA(1+α2)+ρB(1α2),

где:

  • ρA - плотность при A порта.

  • ρB - плотность при B порта.

  • α является коэффициентом сглаживания:

α=tanh(4m˙m˙Th),

где m˙Th - пороговый массовый расход жидкости:

m˙Th=ωThεFω,

где:

  • ωTh является Shaft speed threshold for flow reversal.

  • ε является Mechanical orientation, которая +1 если установлено значение Positive и -1 если установлено значение Negative.

  • является частью Shaft speed threshold for flow reversal значения, при котором вычисляется плотность газа.

Вращение вала вблизи поворота потока

Когда вычисленная скорость вала падает ниже Shaft speed threshold for flow reversal, угловая скорость вала сглаживается. Если вычисленная скорость вала падает ниже 0Вместо этого применяется значение Shaft speed threshold for flow reversal ωTh:

ω*={wTh,ω<0(1λ)ωTh+λω,ω<ωThω,ωωTh,

где λ, сглаживающая функция, является кубическим полиномом:

λ=3(ωωTh)22(ωωTh)3.

Баланс массы

Масса сохраняется через вентилятор:

m˙A+m˙B=0,

где:

  • m˙A - массовый расход жидкости на входе в порт A.

  • m˙B - выходной массовый расход жидкости порта B.

Энергетический баланс

Энергетический баланс над блоком:

ϕA+ϕB+WF=0,

где:

  • ϕA - энергетическая скорость потока жидкости в порту A.

  • ϕB - энергетическая скорость потока жидкости в порту B.

  • W F является степенью жидкости .

Допущения и ограничения

  • Вентилятор принят квазистационарным.

  • Эффективность вентилятора моделируется с точки зрения статического повышения давления, а не общего давления вентилятора.

  • Сетевой газ принят идеальным.

Порты

Сохранение

расширить все

Порт входного отверстия жидкости.

Порт выхода жидкости.

Порт, сопоставленный с крутящим моментом вала ротора и скоростью вращения.

Порт, сопоставленный с крутящим моментом корпуса вентилятора и скоростью вращения.

Параметры

расширить все

Тип параметризации вентилятора. Можно выбрать один из четырёх опций табличных данных:

  • 1D tabulated data - static pressure and total efficiency vs. flow rate: Моделируйте эффективность вентилятора как 1D интерполяционную таблицу на основе объемных скоростей потока жидкости.

  • 2D tabulated data - static pressure and total efficiency vs. angular speed and flow rate: Моделируйте эффективность вентилятора как 2D интерполяционную таблицу, основанную на скорости вала и повышении статического давления.

  • 2D tabulated data - flow rate and total efficiency vs. angular speed and static pressure: Моделируйте эффективность вентилятора как 2D интерполяционную таблицу, основанную на скорости вала и повышении статического давления.

  • 2D tabulated data - flow rate and total efficiency vs. angular speed and pressure ratio: Моделируйте эффективность вентилятора как 2D интерполяционную таблицу на основе скорости вала и отношения давления между повышением статического давления вентилятора и максимальным повышением статического давления.

Направление вращения вентилятора при нормальной операции. Поток генерируется из порта A, чтобы B в этой настройке. Если вентилятор вращается против этого направления, поток не генерируется.

Объемная скорость потока жидкости для 1D табличной параметризации давления и эффективности. Вектор должен иметь те же элементы, что и Static pressure rise vector и Total efficiency vector параметры. Векторные элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan specification равным 1D tabulated data - static pressure and total efficiency vs. flow rate.

Перепад давления для 1D табличной параметризации давления. Вектор должен иметь те же элементы, что и параметр Volumetric flow rate vector. Векторные элементы перечислены в порядке убывания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan specification равным 1D tabulated data - static pressure and total efficiency vs. flow rate.

Общий КПД для 1D табличной параметризации эффективности. Вектор должен иметь те же элементы, что и параметр Volumetric flow rate vector. Векторные элементы должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan specification равным 1D tabulated data - static pressure and total efficiency vs. flow rate.

Скорость вала ротора, которая соответствует значениям Volumetric flow rate vector.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan specification равным 1D tabulated data - static pressure and total efficiency vs. flow rate.

Скорость вращения вентилятора для 2D табличной параметризации давления и эффективности. Вектор должен иметь то же количество элементов, что и строки Static pressure rise table, Dp(omega,q) и Total efficiency table, Eta(omega,q) таблиц. Векторные элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan specification равным 2D tabulated data - static pressure and total efficiency vs. angular speed and flow rate.

Объемная скорость потока жидкости для 2D табличной параметризации давления и эффективности. Вектор должен иметь то же количество элементов, что и столбцы Static pressure rise table, Dp(omega,q) и Total efficiency table, Eta(omega,q) таблиц. Векторные элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan specification равным 2D tabulated data - static pressure and total efficiency vs. angular speed and flow rate.

M -by - N матрица повышения статического давления при заданных скорости вала и объемном расходе. Линейная интерполяция используется между элементами таблицы. M и N являются размерами соответствующих векторов:

  • M - количество векторных элементов в параметре Shaft speed vector, omega.

  • N - количество векторных элементов в параметре Flow rate vector, q.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan specification равным 2D tabulated data - static pressure and total efficiency vs. angular speed and flow rate.

M -by - N матрица общего КПД при заданных скорости вала и объемном расходе. Линейная интерполяция используется между элементами таблицы. M и N являются размерами соответствующих векторов:

  • M - количество векторных элементов в параметре Shaft speed vector, omega.

  • N - количество векторных элементов в параметре Flow rate vector, q.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan specification равным 2D tabulated data - static pressure and total efficiency vs. angular speed and flow rate.

Скорость вращения вентилятора для 2D табличной параметризации скорости потока жидкости и эффективности. Вектор должен иметь то же количество элементов, что и строки Static pressure rise table, Dp(omega,Dp) и Total efficiency table, Eta(omega,Dp) таблиц. Векторные элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan specification равным 2D tabulated data - flow rate and total efficiency vs. angular speed and static pressure.

Перепад давления для 2D табличной параметризации скорости потока жидкости и эффективности. Вектор должен иметь то же количество элементов, что и столбцы Flow rate table, q(omega,Dp) и Total efficiency table, Eta(omega,Dp) таблиц. Векторные элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan specification равным 2D tabulated data - flow rate and total efficiency vs. angular speed and static pressure.

M -by - N матрица объемных скоростей потока жидкости при заданных скорости вала и перепаде давления. Линейная интерполяция используется между элементами таблицы. M и N являются размерами соответствующих векторов:

  • M - количество векторных элементов в параметре Shaft speed vector, omega.

  • N - количество векторных элементов в параметре Static pressure rise vector, Dp.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan specification равным 2D tabulated data - flow rate and total efficiency vs. angular speed and static pressure.

M -by - N матрица общего КПД при заданных скорости вала и перепаде давления. Линейная интерполяция используется между элементами таблицы. M и N являются размерами соответствующих векторов:

  • M - количество векторных элементов в параметре Shaft speed vector, omega.

  • N - количество векторных элементов в параметре Static pressure rise vector, Dp.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan specification равным 2D tabulated data - flow rate and total efficiency vs. angular speed and static pressure.

Скорость вращения, связанная с максимальным перепадом давления вентилятора. Вектор должен иметь то же количество элементов, что и Maximum pressure rise vector. Векторные элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan specification равным 2D tabulated data - flow rate and total efficiency vs. angular speed and static pressure ratio.

Максимальный перепад давления для параметризации по отношению давления. Вектор должен иметь то же количество элементов, что и Shaft speed vector for maximum pressure rise vector. Векторные элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan specification равным 2D tabulated data - flow rate and total efficiency vs. angular speed and static pressure ratio.

Скорость вращения вентилятора для 2D табличной параметризации скорости потока жидкости и эффективности. Вектор должен иметь то же количество элементов, что и строки Flow rate table, q(omega,Dp/DpMax) и Total efficiency table, Eta(omega,Dp/DpMax) таблиц. Векторные элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan specification равным 2D tabulated data - flow rate and total efficiency vs. angular speed and static pressure ratio.

Коэффициент перепада давления для 2D табличной параметризации скорости потока жидкости и эффективности. Вектор должен иметь то же количество элементов, что и столбцы Flow rate table, q(omega,Dp/DpMax) и Total efficiency table, Eta(omega,Dp/DpMax) таблиц. Векторные элементы перечислены в порядке возрастания. Вектор не должен быть такого же размера, как и Maximum pressure rise vector.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan specification равным 2D tabulated data - flow rate and total efficiency vs. angular speed and static pressure ratio.

M -by - N матрица объемных скоростей потока жидкости при заданных скорости вала и коэффициенте перепада давления. Линейная интерполяция используется между элементами таблицы. M и N являются размерами соответствующих векторов:

  • M - количество векторных элементов в параметре Shaft speed vector, omega.

  • N - количество векторных элементов в параметре Static pressure rise ratio vector, Dp/DpMax.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan specification равным 2D tabulated data - flow rate and total efficiency vs. angular speed and static pressure ratio.

M -by - N матрица общего КПД при заданных скорости вала и коэффициенте перепада давления. Линейная интерполяция используется между элементами таблицы. M и N являются размерами соответствующих векторов:

  • M - количество векторных элементов в параметре Shaft speed vector, omega.

  • N - количество векторных элементов в параметре Static pressure rise ratio vector, Dp/DpMax.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan specification равным 2D tabulated data - flow rate and total efficiency vs. angular speed and static pressure ratio.

Плотность газа, при которой были собраны объемные скорости потока жидкости, перепад давления и данные о скорости вала.

Пороговое значение для сторнирования потока. Ниже этого значения скорость вала поддерживается на Shaft speed threshold for flow reversal, и функция сглаживания применяется к скорости потока жидкости. Вал не генерирует поток ниже этого значения.

Площадь поперечного сечения входного отверстия вентилятора.

Площадь поперечного сечения выхода вентилятора.

Примеры моделей

Simple CPU Cooling System

Простая система охлаждения центрального процессора

Простая система охлаждения центрального процессора состоит из теплоотвода, вентилятора центрального процессора и контроллеров вентиляторов. Тепло, выделяемое центральным процессором, передается в теплоотвод посредством проводимости и рассеивается в охлаждающем воздухе с помощью механизма принудительной конвекции. Теплоотвод представляет собой параллельное пластинчатое ребро с прямоугольными ребрами между пластинчатыми ребрами. Вентилятор центрального процессора перемещает воздух через теплоотвод путем втягивания воздуха в решетку корпуса снаружи и выбрасывания теплого воздуха изнутри. Модуль контроллера вентилятора включает три уровня управления, представляющих 3-скоростной переключатель, в соответствии с температурой центрального процессора. При более низкой температуре центральный процессор скорость вентилятора уменьшается, а при более высокой температуре увеличивается.

Расширенные возможности

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

.

См. также

|

Введенный в R2018b