Spring-Loaded Accumulator
Гидравлический аккумулятор с пружиной, используемый для накопления энергии
Библиотека
Аккумуляторы
Описание
Этот блок моделирует подпружиненный аккумулятор гидравлической жидкости. Аккумулятор состоит из предварительно нагруженной пружины и камеры с жидкостью. Камера с жидкостью соединяется с гидравлической системой.
Когда давление жидкости во входном отверстии аккумулятора становится больше давления предварительной нагрузки, жидкость входит в аккумулятор и сжимает пружину, сохраняя энергию жидкости. Уменьшение давления жидкости заставляет пружину расширяться и вытесняет жидкость из аккумулятора в систему.
Во время типичных операций давление пружины равно давлению в камере с жидкостью. Однако, если давление на входном отверстии аккумулятора падает ниже давления предварительной нагрузки, пружина становится изолированной от системы. В этой ситуации камера с жидкостью пуста, и давление пружины остается постоянным и равным давлению предварительной нагрузки, в то время как давление во входном отверстии аккумулятора зависит от гидравлической системы, к которой подключен аккумулятор. Если давление в входном отверстии аккумулятора повышается до давления предварительной нагрузки или выше, жидкость снова входит в аккумулятор.
Движение пружины ограничено двумя жёсткими упорами, 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 подпружиненный аккумулятор. Камера с жидкостью находится слева, а пружина - справа. Расстояние между левой стороной и пружиной определяет объем жидкости (V F).
Давление контакта жёсткого упора моделируется терминами жесткости и демпфирования. Пружина аккумулятора имеет линейное соотношение между давлением пружины и объемом жидкости с давлением, сбалансированным в конце пружины:
где
| V F | Объем жидкости в аккумуляторе |
| V init | Начальный объем жидкости в аккумуляторе |
| V C | Емкость камеры с жидкостью |
| p F | Давление на входе в аккумулятор (манометр) |
| p pr | Давление предварительной нагрузки (манометр) |
| K spr | Коэффициент усиления пружины |
| p max | Давление, необходимое для полного заполнения аккумулятора |
| p spr | Давление, развиваемое пружиной |
| p HS | Контактное давление жесткого упора |
| K s | Жесткий коэффициент жесткости |
| K d | Жесткий коэффициент демпфирования |
| q F | Скорость потока жидкости в аккумулятор, которая положительна, если жидкость течет в аккумулятор |
Скорость потока жидкости в аккумулятор является скоростью изменения объема жидкости:
При t = 0 начальное условие является V F = V init, где V init - это значение, которое вы присваиваете параметру Initial fluid volume.
Блок Spring-Loaded Accumulator не рассматривает загрузку на диафрагму. Чтобы смоделировать дополнительные эффекты, такие как инерция и трение диафрагмы, можно создать подпружиненный аккумулятор в качестве подсистемы или составного компонента, аналогичного блоку ниже.
Основные допущения и ограничения
Пружина аккумулятора принята линейной.
Нагрузки на диафрагму, такие как инерция или трение, не рассматриваются.
Гидравлическое сопротивление входного отверстия не учитывается
Сжимаемость жидкости не учитывается.
Параметры
Вкладка « параметры»
- Fluid chamber capacity
Количество жидкости, которое может удерживать аккумулятор. Значение по умолчанию
8e-3м ^ 3.- Preload pressure (gauge)
Давление пружины (абсолютное), когда камера с жидкостью пуста. Значение по умолчанию
10e5Па.- Pressure at full capacity (gauge)
Давление пружины (абсолютное), когда камера с жидкостью имеет емкость. Значение по умолчанию
30e5Па.- 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
1e10Па/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
1e10Па * 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
Highдля 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
Highдля 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
Highдля приоритизации этой переменной по сравнению с другими, низкоприоритетными, переменными.
Порты
Блок имеет один гидравлический порт состояния, сопоставленный с входным отверстием аккумулятора.
Скорость потока жидкости положительная, если жидкости течет в аккумулятор.