Gas-Charged Accumulator (IL)

Аккумулятор с газом как сжимаемой средой в изотермической гидравлической системе

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Изотермическая жидкость/Емкости и аккумуляторы

Описание

Блок Gas-Charged Accumulator (IL) моделирует заряженный газом аккумулятор в изотермической гидравлической сети. Аккумулятор состоит из предварительно заряженной газовой ёмкости и жидкой ёмкости. 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 посредством политропного процесса. Уменьшение давления жидкости заставляет газ расширяться и вытесняет жидкость из аккумулятора в систему. Движение диафрагмы ограничено жёстким упором, когда объем жидкости равен нулю и когда объем жидкости на ёмкость жидкости. Емкость жидкой ёмкости является общим объемом аккумулятора минус минимальный объем газа.

Сопротивление жидкости во входном отверстии и такие свойства диафрагмы, как инерция и демпфирование, не моделируются. Скорость потока жидкости положительная если жидкости течет в аккумулятор.

Эта схема представляет заряженный газом аккумулятор. Общий объем аккумулятора, _VT, разделяется на жидкую ёмкость слева и газовую ёмкость справа вертикальная диафрагма. Расстояние между левой стороной и диафрагмой определяет объем жидкости, _VL. Расстояние между правой стороной и диафрагмой определяет объем газа, _VG. Емкость жидкостной ёмкости, _VC, меньше общего объема аккумулятора, так что объем газа никогда не становится нулем:

$\begin{array}{l} V_{L} = V_{T} - V_{G} \\ V_{C} = V_{T} - V_{d e a d} \end{array}$

где:

_VT - общий объем аккумулятора, включая ёмкость и газовую ёмкость.
_VL - объем жидкости в аккумуляторе.
_VG - объем газа в аккумуляторе.
_VC - емкость жидкостной ёмкости (_VT - _VG).
_Vdead - газовая ёмкость мертвый объем, небольшой фрагмент газовой ёмкости, который остается заполненным газом, когда жидкая ёмкость имеет емкость.

Давление контакта жёсткого упора моделируется терминами жесткости и демпфирования. Зависимость давления и объема газа в текущем состоянии и состоянии предварительной зарядки политропна, и давление сбалансировано в диафрагме:

$p_{G} V_{G}^{k_{s h}} = p_{p r} V_{T}^{k_{s h}},$

где:

_pG - давление газа в газовой ёмкости.
_ppr - давление в газовой ёмкости, когда жидкая ёмкость пуста
_ksh - удельный тепловой коэффициент (коэффициент адиабаты).

Сохранение массы

Сохранение массы представлено следующим уравнением.

${\begin{cases} {\dot{p}}_{I} \frac{d_{ρ_{I}}}{d_{p_{I}}} V_{L} + ρ_{I} {\dot{V}}_{L} = {\dot{m}}_{A}, c o m p r e s s i b i l i t y o n \\ ρ_{I} {\dot{V}}_{L} = {\dot{m}}_{A}, c o m p r e s s i b i l i t y o f f \end{cases}$

где:

_pI - давление жидкости в ёмкости, которое равно давлению на входном отверстии аккумулятора.
$\dot{m}$ _A - массовый расход жидкости, поступающей в порт A.
_ρI - плотность жидкости в жидкой ёмкости.

${\dot{V}}_{L} = {\begin{matrix} \frac{{\dot{p}}_{I}}{k_{s h} \frac{p_{G}}{V_{G}}}, i f 0 < V_{L} < V_{C} \\ \frac{{\dot{p}}_{I}}{k_{s h} \frac{p_{G}}{V_{G}} + K_{s t i f f}}, e l s e \end{matrix}$

где _Kstiff - жесткий коэффициент жесткости.

Сохранение импульса

Сохранение импульса представлено:

$p_{I} = p_{G} + p_{H S}$

где _pHS - контактное давление жесткого упора.

$p_{H S} = {\begin{matrix} (V_{L} - V_{C}) K_{s t i f f}, i f V_{L} \geq V_{C} \\ V_{L} K_{s t i f f, i f V_{L} \leq 0} \\ 0, e l s e \end{matrix}$

Переменные

Используйте вкладку Variables, чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для основных переменных до симуляции. Для получения дополнительной информации смотрите Задать приоритет и Начальный целевой объект для основных переменных.

Порты

Сохранение

расширить все

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Порт изотермической жидкости сопоставлен с входным отверстием аккумулятора. Скорость потока жидкости положительная если жидкости течет в аккумулятор.

Параметры

расширить все

`Total accumulator volume` - Объем аккумулятора
`8e-3 m^3` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Общий объем аккумулятора, включая жидкую ёмкость и газовую ёмкость. Это сумма емкости ёмкости для жидкости и минимального объема газа.

`Minimum gas volume` - Мертвый объем газовой ёмкости
`4e-5 m^3` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Мертвый объем газовой ёмкости, который определяется как небольшой фрагмент газовой ёмкости, которая остается заполненной газом, когда жидкая ёмкость заполнена до емкости. Ненулевой объем необходим, чтобы давление газа не становилось бесконечным, когда жидкая ёмкость находится в емкости.

`Precharge pressure` - Давление в газовой ёмкости
`1.101325 MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Давление в газовой ёмкости, когда жидкая ёмкость пуста.

`Specific heat ratio` - Удельный коэффициент теплоты
`1.4` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Удельный тепловой коэффициент (коэффициент адиабаты). Для расчета теплообмена установите 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 или 1,4 для адиабатического (и изентропного) процесса.

`Hard stop stiffness coefficient` - Константа пропорциональности
`1e4 MPa/m^3` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Коэффициент пропорциональности контактного давления жесткого упора по отношению к объему жидкости проникал внутрь жёсткого упора. Жёсткие упоры используются для ограничения объема жидкости между нулем и емкостью ёмкости для жидкости.

`Fluid dynamic compressibility` - Сжимаемость жидкости
`On` (по умолчанию) | `Off`

Моделирует ли какое-либо изменение плотности жидкости из-за сжимаемости жидкости. Когда Fluid compressibility установлено на On, изменения из-за массового расхода жидкости в блок вычисляются в дополнение к изменениям плотности из-за изменений давления. В библиотеке изотермических жидкостей все блоки вычисляют плотность как функцию от давления.

Примеры моделей

Эффект водяного молота

Эта демонстрация показывает, как библиотека Isothermal Liquid может использоваться для модели водяного молота в длинном трубопроводе. После открытия клапана, чтобы медленно установить устойчивый поток в трубопроводе, клапан быстро закрывается. Если Клапан закрыт достаточно быстро, он запускает эффект водяного молотка. Разрядник водяного молота подавляет скачки давления.

См. также

Заряженный газом аккумулятор (TL) | Подпружиненный аккумулятор (IL)

Введенный в R2020a

Документация

Gas-Charged Accumulator (IL)

Описание

Сохранение массы

Сохранение импульса

Переменные

Порты

Сохранение

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Параметры

`Total accumulator volume` - Объем аккумулятора
`8e-3 m^3` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Minimum gas volume` - Мертвый объем газовой ёмкости
`4e-5 m^3` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Precharge pressure` - Давление в газовой ёмкости
`1.101325 MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Specific heat ratio` - Удельный коэффициент теплоты
`1.4` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Hard stop stiffness coefficient` - Константа пропорциональности
`1e4 MPa/m^3` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Fluid dynamic compressibility` - Сжимаемость жидкости
`On` (по умолчанию) | `Off`

Примеры моделей

Эффект водяного молота

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Gas-Charged Accumulator (IL)

Описание

Сохранение массы

Сохранение импульса

Переменные

Порты

Сохранение

A - Порт жидкости изотермическая жидкость

Параметры

Total accumulator volume - Объем аккумулятора 8e-3 m^3 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Minimum gas volume - Мертвый объем газовой ёмкости 4e-5 m^3 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Precharge pressure - Давление в газовой ёмкости 1.101325 MPa (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Specific heat ratio - Удельный коэффициент теплоты 1.4 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Hard stop stiffness coefficient - Константа пропорциональности 1e4 MPa/m^3 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Fluid dynamic compressibility - Сжимаемость жидкости On (по умолчанию) | Off

Примеры моделей

Эффект водяного молота

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`Total accumulator volume` - Объем аккумулятора
`8e-3 m^3` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Minimum gas volume` - Мертвый объем газовой ёмкости
`4e-5 m^3` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Precharge pressure` - Давление в газовой ёмкости
`1.101325 MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Specific heat ratio` - Удельный коэффициент теплоты
`1.4` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Hard stop stiffness coefficient` - Константа пропорциональности
`1e4 MPa/m^3` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Fluid dynamic compressibility` - Сжимаемость жидкости
`On` (по умолчанию) | `Off`