Gas-Charged Accumulator (TL)

Герметичная емкость тепловой жидкости под давлением сжатого газа

Библиотека

Тепловая жидкость/Емкости и аккумуляторы

Описание

Блок Gas-Charged Accumulator (TL) моделирует герметичную емкость тепловой жидкости с зарядом сжатого газа. Аккумулятор состоит из тепловой жидкости и газовых ёмкостей, разделенных герметичной и изолированной диафрагмой.

Схема аккумулятора

Если давление на входе больше давления заряда газа, объем жидкой ёмкости увеличивается, сжимая газовую ёмкость. Если давление на входе ниже давления заряда газа, объем жидкой ёмкости уменьшается, расширяя газовую ёмкость.

Жёсткие упоры ограничивают движение диафрагмы, когда ёмкость имеет емкость и когда жидкая ёмкость пуста. Жёсткий упор податливости моделируется с помощью сил пружины и демпфера. Если заданная жесткость пружины низкая, объем жидкости может мгновенно опуститься ниже нуля или подняться выше емкости.

Объемы ёмкостей

Объем жидкой ёмкости является различием между общим объемом аккумулятора и объемом газовой ёмкости:

$V_{L} = V_{T} - V_{G},$

где:

V L - объем жидкой ёмкости.
V T - общий объем аккумулятора.
V G - объем газовой ёмкости.

Объемы ёмкостей

Емкость жидкостной ёмкости является различием между общим объемом аккумулятора и мертвым объемом газа в аккумуляторе на полной производительности:

$V_{C} = V_{T} - V_{D e a d},$

где:

V C является емкостью жидкостной ёмкости.
V _Dead - это мертвый объем газа на полную мощность.

Давление и объем газовой ёмкости следуют из состояний предварительной зарядки, как описано политропным уравнением

$p_{G} V_{G}^{k} = p_{p r} V_{T}^{k},$

где:

p G - давление в газовой ёмкости на заданном временном шаге.
V G представляет собой объем газовой ёмкости на заданном временном шаге.
p _pr является давлением в ёмкости предварительной зарядки, когда жидкая ёмкость пуста.
V T - общий объем жидкой ёмкости.
k - политропный индекс.

Баланс массы

Уравнение сохранения массы в жидкой ёмкости

$V_{L} ρ_{L} (\frac{1}{β_{L}} \frac{d p_{L}}{d t} - α_{L} \frac{d T_{L}}{d t}) + ρ_{L} \frac{d V_{L}}{d t} = {\dot{m}}_{A},$

где:

ρ L является плотностью тепловой жидкости.
β L является изотермическим модулем объемной упругости.
α L является изобарным коэффициентом теплового расширения.
p L - давление тепловой жидкости.
T L - температура тепловой жидкости.
${\dot{m}}_{A}$ - тепловая жидкость, массовый расход жидкости в аккумулятор через порт А.

Изменение объема жидкой ёмкости по времени определяется условным уравнением

$\frac{d V_{L}}{d t} = {\begin{array}{l} \frac{{\dot{p}}_{L}}{k p_{p r} V_{T}^{k} V_{G}^{(- k - 1)} + K_{s} + K_{d} {\dot{m}}^{+} / ρ_{L}}, & V_{L} \geq V_{C} \\ \frac{{\dot{p}}_{L}}{k p_{p r} V_{T}^{k} V_{G}^{(- k - 1)} + K_{s} - K_{d} {\dot{m}}^{-} / ρ_{L}}, & V_{L} \leq 0 \\ \frac{{\dot{p}}_{L}}{k p_{p r} V_{T}^{k} V_{G}^{(- k - 1)}}, & Еще \end{array},$

где:

K s - жесткий коэффициент жесткости.
K d является жестким коэффициентом демпфирования.
${\dot{m}}^{+}$ массовый расход жидкости в ёмкость, когда мембрана аккумулятора контактирует с верхним жёстким упором:

${\dot{m}}^{+} = {\begin{array}{l} \dot{m}, & \dot{m} > 0 \\ 0, & Еще \end{array},$
${\dot{m}}^{-}$ - массовый расход жидкости из ёмкости, когда мембрана аккумулятора контактирует с нижним жёстким упором:

${\dot{m}}^{-} = {\begin{array}{l} \dot{m}, & \dot{m} < 0 \\ 0, & Еще \end{array},$

Баланс импульса

Уравнение сохранения импульса в объеме аккумулятора

$p_{L} = p_{G} + p_{H S},$

где:

p _HS является давлением контакта с ограничителем:

$p_{H S} = {\begin{array}{l} (V_{L} - V_{C}) (K_{s} + K_{d} {\dot{m}}^{+} / ρ), & V_{L} \geq V_{C} \\ V_{L} (K_{s} - K_{d} {\dot{m}}^{-} / ρ), & V_{L} \leq 0 \\ 0, & Еще \end{array},$

Энергетический баланс

Уравнение сохранения энергии в объеме жидкой ёмкости

$\frac{d}{d t} (ρ_{L} u_{L} V_{L}) = ϕ_{A} + ϕ_{H},$

где:

u L является удельной внутренней энергией тепловой жидкости.
Φ A - расход энергии в ёмкость через вход аккумулятора.
Φ H - расход тепловой энергии в жидкую ёмкость через стенку аккумулятора.

Допущения и ограничения

Сжатие газовой ёмкости обрабатывают как политропный процесс.
Загрузки на диафрагму игнорируются.
Инерция жидкости игнорируется.

Параметры

Вкладка « параметры»

Total accumulator volume: Комбинированный объем жидкости и газа в аккумуляторе. Значение по умолчанию 8e-3 м ^ 3.
Minimum gas volume: Объем газа в аккумуляторе в полностью заполненном состоянии. Значение по умолчанию 4e-5 м ^ 3.
Precharge pressure: Начальное давление заряда газа пустого аккумулятора. Жидкость входит в аккумулятор, если давление на входе равно или больше давления предварительной зарядки. Значение по умолчанию 0 МПа абсолютного давления.
Specific heat ratio: Отношение удельного тепла газа при постоянном давлении к удельному давлению при постоянном объеме. Значение по умолчанию 1.4.
Hard-stop stiffness coefficient: Коэффициент жесткости верхней части и нижнего аккумуляторов жёстких упоров. Жёсткие упоры ограничивают движение диафрагмы между нулем и максимальным уровнем уровня полости жидкости. Коэффициент жесткости учитывает восстановительный фрагмент сил контакта с жёстким упором. Значение по умолчанию 1e4 МПа/м ^ 3.
Hard-stop damping coefficient: Коэффициенты демпфирования верхней части и нижнего аккумуляторов жёстких упоров. Жёсткие упоры ограничивают движение диафрагмы между нулем и максимальным уровнем уровня полости жидкости. Коэффициенты демпфирования учитывают рассеивающий фрагмент сил контакта с жёстким упором. Значение по умолчанию 1e4 s * МПа/м ^ 6.
Cross-sectional area at port A: Площадь поперечного сечения потока на входном отверстии аккумулятора. Значение по умолчанию 0.01 м ^ 2.

Вкладка Переменные

Volume of liquid: Объем тепловой жидкости в аккумуляторе в начале симуляции. Значение по умолчанию 0.005 м ^ 3.
Mass of liquid: Масса тепловой жидкости в аккумуляторе в начале симуляции. Значение по умолчанию 5 кг.
Pressure of liquid volume: Давление в ёмкости тепловой жидкости в начале симуляции. Значение по умолчанию 0.101325 МПа.
Temperature of liquid volume: Температура в ёмкости тепловой жидкости в начале симуляции. Значение по умолчанию 293.15 K.

Порты

A - Тепловой гидравлический порт, представляющий вход аккумулятора
H - Тепловой порт, представляющий теплопередачу между жидкостью и окружением через стенку аккумулятора

Документация

Gas-Charged Accumulator (TL)

Библиотека

Описание

Объемы ёмкостей

Баланс массы

Баланс импульса

Энергетический баланс

Допущения и ограничения

Параметры

Вкладка « параметры»

Вкладка Переменные

Порты

Расширенные возможности

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

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Gas-Charged Accumulator (TL)

Библиотека

Описание

Объемы ёмкостей

Баланс массы

Баланс импульса

Энергетический баланс

Допущения и ограничения

Параметры

Вкладка « параметры»

Вкладка Переменные

Порты

Расширенные возможности

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

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

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