Gas-Charged Accumulator

Гидравлический аккумулятор с газом как сжимаемой средой

Библиотека

Аккумуляторы

  • Gas-Charged Accumulator block

Описание

Этот блок моделирует заряженный газом аккумулятор. Аккумулятор состоит из предварительно заряженной газовой ёмкости и камеры с жидкостью. Камера с жидкостью соединяется с гидравлической системой. Ёмкости разделяются перегородкой, поршнем или любым видом диафрагмы.

Когда давление жидкости во входном отверстии аккумулятора становится больше давления предварительной зарядки, жидкость входит в аккумулятор и сжимает газ, сохраняя энергию жидкости. Уменьшение давления жидкости заставляет газ расширяться и вытесняет жидкость из аккумулятора в систему.

Во время типичных операций давление в газовой ёмкости равно давлению в камере с жидкостью. Однако, если давление во входном отверстии аккумулятора падает ниже давления предварительной зарядки, газовая ёмкость становится изолированной от системы. В этой ситуации камера с жидкостью пуста, и давление в газовой ёмкости остается постоянным и равным давлению предварительной зарядки. Давление в отверстии аккумулятора зависит от гидравлической системы, к которой подключен аккумулятор. Если давление во входном отверстии аккумулятора повышается до давления предварительной зарядки или выше, жидкость снова входит в аккумулятор.

Движение диафрагмы между камерой с жидкостью и газовой ёмкостью ограничено два жёстких упоров, которые ограничивают расширение и сужение объема жидкости. Объем жидкости ограничивается, когда камера с жидкостью находится в емкости и когда камера с жидкостью пуста. Жёсткие упоры моделируются с конечной жесткостью и демпфированием. Это означает, что объем жидкости может стать отрицательным или больше, чем емкость камеры с жидкостью, в зависимости от значений коэффициента жесткости жёсткого упора и давления на входе аккумулятора.

Схема представляет заряженный газом аккумулятор. Общий объем аккумулятора (V T) разделяется на камеру с жидкостью слева и газовую ёмкость справа вертикальной диафрагмой. Расстояние между левой стороной и диафрагмой определяет объем жидкости (V F). Расстояние между правой стороной и диафрагмой определяет объем газа (V T - V F). Емкость камеры с жидкостью (V C) меньше, чем общий объем аккумулятора (V T), так что объем газа никогда не становится нулем.

Давление контакта жёсткого упора моделируется терминами жесткости и демпфирования. Зависимость давления и объема газа в текущем состоянии и состоянии предварительной зарядки определяется политропным отношением с давлением, сбалансированным на диафрагме:

(pG+pA)(VT−VF)k=(ppr+pA)VTk

pF=pG+pHS

VC=VT−Vdead

pHS={KS(VF−VC)+KdqF+(VF−VC)если VF≥VCKSVF−KdqF−VFесли VF≤00иначе

qF+={qFесли qF≥00иначе

qF−={qFесли qF≤00иначе

где

V TОбщий объем аккумулятора, включая камеру с жидкостью и газовую ёмкость
V FОбъем жидкости в аккумуляторе
V initНачальный объем жидкости в аккумуляторе
V CЕмкость камеры с жидкостью, различие между общим объемом аккумулятора и мертвым объемом газовой ёмкости
V мертвыМертвый объем газовой ёмкости, небольшой фрагмент газовой ёмкости, которая остается заполненной газом, когда камера с жидкостью находится в емкости
p FДавление жидкости (манометр) в камере с жидкостью, которое равно давлению на входном отверстии аккумулятора
p prДавление (манометр) в газовой ёмкости, когда камера с жидкостью пуста
p AАтмосферное давление
p GДавление газа (манометр) в газовой ёмкости
p HSКонтактное давление жесткого упора
K sЖесткий коэффициент жесткости
K dЖесткий коэффициент демпфирования
kУдельный коэффициент тепла (коэффициент адиабаты)
q FСкорость потока жидкости в аккумулятор, которая положительна, если жидкость течет в аккумулятор

Скорость потока жидкости в аккумулятор является скоростью изменения объема жидкости:

qF=dVFdt

При t = 0 начальное условие является V F = V init, где V init - это значение, которое вы присваиваете параметру Initial fluid volume.

Основные допущения и ограничения

  • Процесс в газовой ёмкости принимается политропным.

  • Нагрузки на диафрагму, такие как инерция или трение, не рассматриваются.

  • Гидравлическое сопротивление входного отверстия не учитывается

  • Сжимаемость жидкости не учитывается.

Параметры

Вкладка « параметры»

Total accumulator volume

Общий объем аккумулятора, включая камеру с жидкостью и газовую ёмкость. Это сумма емкости камеры с жидкостью и минимального объема газа. Значение по умолчанию 8e-3 м ^ 3.

Minimum gas volume

Газ ёмкости мертвым объемом, небольшим фрагментом газовой ёмкости, который остается заполненным газом, когда камера с жидкостью на мощности. Ненулевой объем необходим, чтобы давление газа не становилось бесконечным, когда камера с жидкостью находится в емкости. Значение по умолчанию 4e-5 м ^ 3.

Precharge pressure (gauge)

Давление (манометр) в газовой ёмкости, когда камера с жидкостью пуста. Значение по умолчанию 10e5 Па.

Specific heat ratio

Удельный тепловой коэффициент (коэффициент адиабаты). Для расчета теплообмена можно задать его значение обычно между 1 и 2, в зависимости от свойств газа в газовой ёмкости. Для сухого воздуха при 20 ° С это значение составляет 1 для изотермического процесса и 1,4 для адиабатического (и изентропного) процесса. Значение по умолчанию 1.4.

Hard-stop stiffness coefficient

Константа пропорциональности контактного давления жесткого упора относительно объема жидкости проникла в жёсткий упор. Эти жёсткие упоры используются, чтобы ограничить объем жидкости между нулем и емкостью камеры с жидкостью. Значение по умолчанию 1e10 Па/м ^ 3.

Hard-stop damping coefficient

Константа пропорциональности контактного давления жесткого упора относительно расхода и объема жидкости проникла в жёсткий упор. Эти жёсткие упоры используются, чтобы ограничить объем жидкости между нулем и емкостью камеры с жидкостью. Значение по умолчанию 1e10 Па * с/м ^ 6.

Вкладка Переменные

Accumulator flow rate

Объемная скорость потока жидкости через порт аккумулятора на начальный момент времени. Simscape™ программное обеспечение использует этот параметр, чтобы направить начальное строение компонента и модели. Начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или несовместимы с моделью, могут быть проигнорированы. Установите значение столбца Priority High для приоритизации этой переменной по сравнению с другими, низкоприоритетными, переменными.

Volume of fluid

Объем жидкости в аккумуляторе в начальный момент времени. Программное обеспечение Simscape использует этот параметр, чтобы направить начальное строение компонента и модели. Начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или несовместимы с моделью, могут быть проигнорированы. Установите значение столбца Priority High для приоритизации этой переменной по сравнению с другими, низкоприоритетными, переменными.

Pressure of liquid volume

Абсолютное давление в аккумуляторе в начальный момент времени. Программное обеспечение Simscape использует этот параметр, чтобы направить начальное строение компонента и модели. Начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или несовместимы с моделью, могут быть проигнорированы. Установите значение столбца Priority High для приоритизации этой переменной по сравнению с другими, низкоприоритетными, переменными.

Глобальные параметры

Atmospheric pressure

Абсолютное давление окружения. Значение по умолчанию 101325 Па.

Порты

Блок имеет один гидравлический порт состояния, сопоставленный с входным отверстием аккумулятора.

Скорость потока жидкости положительная, если жидкости течет в аккумулятор.

Расширенные возможности

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

.

См. также

Введенный в R2006a

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте