Constant Volume Chamber (G)

Ёмкость с фиксированным объемом газа и переменным количеством портов

Библиотека:
Simscape/Библиотека фундаментов/Газ/Элементы

Описание

Блок Constant Volume Chamber (G) моделирует массовое и энергетическое хранение в газовой сети. Эта ёмкость содержит постоянный объем газа. Он может иметь от одного до четырех входных отверстий. Корпус может обмениваться массой и энергией с подключенной газовой сетью и обмениваться теплом с окружением, позволяя его внутреннему давлению и температуре развиваться с течением времени. Давление и температура развиваются исходя из сжимаемости и теплоемкости объема газа.

Баланс массы

Сохранение массы связывает массовые расходы жидкости с динамикой давления и температуры внутреннего узла, представляющего объем газа:

$\frac{\partial M}{\partial p} \cdot \frac{d p_{I}}{d t} + \frac{\partial M}{\partial T} \cdot \frac{d T_{I}}{d t} = {\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{B} + {\dot{m}}_{C} + {\dot{m}}_{D},$

где:

$\frac{\partial M}{\partial p}$ - частная производная массы объема газа по отношению к давлению при постоянной температуре и объеме.
$\frac{\partial M}{\partial T}$ - частная производная массы объема газа от температуры при постоянном давлении и объеме.
p I - давление объема газа. Давление в портах A, B, C и D принято равным этому давлению, _p A = p B ₌ p C = p _D = p I.
T I - температура объема газа. Температура в порте H принята равной этой температуре, _T H = T I.
t время.
$\dot{m}$ _A - массовый расход жидкости в порту A. Скорость потока жидкости, сопоставленная с портом, положительная, когда он течет в блок.
$\dot{m}$ _B - массовый расход жидкости в порту B. Скорость потока жидкости, сопоставленная с портом, положительная, когда он течет в блок.
$\dot{m}$ _C - массовый расход жидкости в порту C. Скорость потока жидкости, сопоставленная с портом, положительная, когда он течет в блок.
$\dot{m}$ _D - массовый расход жидкости в порту D. Скорость потока жидкости, сопоставленная с портом, положительная, когда он течет в блок.

Энергетический баланс

Энергосбережение связывает энергетические и тепловые скорости потока жидкости с динамикой давления и температуры внутреннего узла, представляющего объем газа:

$\frac{\partial U}{\partial p} \cdot \frac{d p_{I}}{d t} + \frac{\partial U}{\partial T} \cdot \frac{d T_{I}}{d t} = Φ_{A} + Φ_{B} + Φ_{C} + Φ_{D} + Q_{H},$

где:

$\frac{\partial U}{\partial p}$ - частная производная внутренней энергии объема газа от давления при постоянной температуре и объеме.
$\frac{\partial U}{\partial T}$ - частная производная внутренней энергии объема газа от температуры при постоянном давлении и объеме.
_ФА - энергетическая скорость потока жидкости в порту A.
_ФВ - энергетическая скорость потока жидкости в порту B.
_ФС - энергетическая скорость потока жидкости в порту C.
_ФD - энергетическая скорость потока жидкости в порту D.
Q H - расход тепла в порту H .

Частные производные для идеальных и полупрозрачных моделей газа

Частные производные от массовой M и внутренней энергетической U объема газа, относительно давления и температуры при постоянном объеме, зависят от модели газовых свойств. Для идеальных и полупрозрачных моделей газа уравнения:

$\begin{array}{l} \frac{\partial M}{\partial p} = V \frac{ρ_{I}}{p_{I}} \\ \frac{\partial M}{\partial T} = - V \frac{ρ_{I}}{T_{I}} \\ \frac{\partial U}{\partial p} = V (\frac{h_{I}}{Z R T_{I}} - 1) \\ \frac{\partial U}{\partial T} = V ρ_{I} (c_{p I} - \frac{h_{I}}{T_{I}}) \end{array}$

где:

ρ I - плотность объема газа.
V - объем газа.
h I является специфической энтальпией объема газа.
Z - коэффициент сжимаемости.
R - удельная газовая константа.
c _pI является удельным теплом при постоянном давлении объема газа.

Частные производные для модели реального газа

Для модели реального газа частные производные массовой M и внутренней энергетической U объема газа относительно давления и температуры при постоянном объеме:

$\begin{array}{l} \frac{\partial M}{\partial p} = V \frac{ρ_{I}}{β_{I}} \\ \frac{\partial M}{\partial T} = - V ρ_{I} α_{I} \\ \frac{\partial U}{\partial p} = V (\frac{ρ_{I} h_{I}}{β_{I}} - T_{I} α_{I}) \\ \frac{\partial U}{\partial T} = V ρ_{I} (c_{p I} - h_{I} α_{I}) \end{array}$

где:

β - изотермический модуль объемной упругости объема газа.
α - изобарный коэффициент теплового расширения объема газа.

Переменные

Чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для основных переменных до симуляции, используйте вкладку Variables в диалоговом окне блока (или Variables раздел в Property Inspector блоков). Для получения дополнительной информации смотрите Задать приоритет и Начальный целевой показатель для основных переменных и начальных условий для блоков с конечным объемом газа.

Допущения и ограничения

Ёмкости совершенно жесткие.
Нет сопротивления потоку между портами A, B, C и D и внутренней частью ёмкости.
Отсутствует тепловое сопротивление между портом H и внутренней частью ёмкости.

Порты

Сохранение

расширить все

`A` - Вход в ёмкость
газ

Порт сохранения газа сопоставлен с входным отверстием ёмкости.

`B` - Вход в ёмкость
газ

Порт для сохранения газа сопоставлен с входным отверстием второй ёмкости.

Зависимости

Этот порт видим, если установить параметр Number of ports равным 2, 3, или 4.

`C` - Вход в ёмкость
газ

Порт для сохранения газа сопоставлен с входным отверстием третьей ёмкости.

Зависимости

Этот порт видим, если установить параметр Number of ports равным 3 или 4.

`D` - Вход в ёмкость
газ

Порт для сохранения газа сопоставлен с входным отверстием четвертой ёмкости. Если у ёмкости четыре порта входного отверстия, можно использовать его как соединение в кросс-соединении.

Зависимости

Этот порт видим, только если вы задаете значение параметра Number of ports 4.

`H` - Температура внутри ёмкости
тепловой

Тепловой порт сопоставлен с температурой газа внутри ёмкости.

Параметры

расширить все

`Chamber volume` - Объем газа в ёмкости
0,001 м ^ 3 (по умолчанию

)

Объем газа в ёмкости. Ёмкость жесткая, и поэтому ее объем постоянен во время симуляции. Ёмкость в любое время полностью заполнена газом.

`Number of ports` - Количество входных портов в ёмкости
`1` (по умолчанию) | `2` | `3` | `4`

Количество входных портов в ёмкости. Ёмкость может иметь от одного до четырех портов, маркированных от A до D. При изменении значения параметров соответствующие порты открываются или скрываются в значке блока.

`Cross-sectional area at port A` - Площадь, нормальная к пути потока во входном отверстии ёмкости
`0.01 m^2` (по умолчанию)

Площадь поперечного сечения входного отверстия ёмкости в порту A в направлении, перпендикулярном пути потока газа.

`Cross-sectional area at port B` - Площадь, нормальная к пути потока во входном отверстии ёмкости
`0.01 m^2` (по умолчанию)

Площадь поперечного сечения входного отверстия ёмкости в порту B в направлении, перпендикулярном пути потока газа.

Зависимости

Включен, когда B порта видна, то есть, когда параметр Number of ports установлен в 2, 3, или 4.

`Cross-sectional area at port C` - Площадь, нормальная к пути потока во входном отверстии ёмкости
`0.01 m^2` (по умолчанию)

Площадь поперечного сечения входного отверстия ёмкости в порту C в направлении, перпендикулярном пути потока газа.

Зависимости

Включен, когда C порта видна, то есть, когда параметр Number of ports установлен в 3 или 4.

`Cross-sectional area at port D` - Площадь, нормальная к пути потока во входном отверстии ёмкости
`0.01 m^2` (по умолчанию)

Площадь поперечного сечения входного отверстия ёмкости в порту D в направлении, перпендикулярном пути потока газа.

Зависимости

Включен, когда D порта видна, то есть, когда параметр Number of ports установлен в 4.

Примеры моделей

Создание

Моделирует схему вентиляции в создании. Объем воздуха внутри создания разделен на четыре зоны. Вентиляционный модуль продувает холодный воздух в зону 1 и извлекает воздух из зоны 3. Извлеченный воздух может быть необязательно рециркулирован обратно в зону 1. Дверь в зоне 4 может быть открыта для выпуска воздуха в атмосферу.

Расширенные возможности

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

См. также

Reservoir (G)

Темы

Моделирование газовых систем

Введенный в R2016b

Документация

Constant Volume Chamber (G)

Описание

Баланс массы

Энергетический баланс

Частные производные для идеальных и полупрозрачных моделей газа

Частные производные для модели реального газа

Переменные

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

`A` - Вход в ёмкость
газ

`B` - Вход в ёмкость
газ

Зависимости

`C` - Вход в ёмкость
газ

Зависимости

`D` - Вход в ёмкость
газ

Зависимости

`H` - Температура внутри ёмкости
тепловой

Параметры

`Chamber volume` - Объем газа в ёмкости
0,001 м ^ 3 (по умолчанию

`Number of ports` - Количество входных портов в ёмкости
`1` (по умолчанию) | `2` | `3` | `4`

`Cross-sectional area at port A` - Площадь, нормальная к пути потока во входном отверстии ёмкости
`0.01 m^2` (по умолчанию)

`Cross-sectional area at port B` - Площадь, нормальная к пути потока во входном отверстии ёмкости
`0.01 m^2` (по умолчанию)

Зависимости

`Cross-sectional area at port C` - Площадь, нормальная к пути потока во входном отверстии ёмкости
`0.01 m^2` (по умолчанию)

Зависимости

`Cross-sectional area at port D` - Площадь, нормальная к пути потока во входном отверстии ёмкости
`0.01 m^2` (по умолчанию)

Зависимости

Примеры моделей

Создание

Расширенные возможности

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

См. также

Темы

Документация Simscape

Поддержка

Документация

Constant Volume Chamber (G)

Описание

Баланс массы

Энергетический баланс

Частные производные для идеальных и полупрозрачных моделей газа

Частные производные для модели реального газа

Переменные

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

A - Вход в ёмкость газ

B - Вход в ёмкость газ

Зависимости

C - Вход в ёмкость газ

Зависимости

D - Вход в ёмкость газ

Зависимости

H - Температура внутри ёмкости тепловой

Параметры

Chamber volume - Объем газа в ёмкости 0,001 м ^ 3 (по умолчанию

Number of ports - Количество входных портов в ёмкости 1 (по умолчанию) | 2 | 3 | 4

Cross-sectional area at port A - Площадь, нормальная к пути потока во входном отверстии ёмкости 0.01 m^2 (по умолчанию)

Cross-sectional area at port B - Площадь, нормальная к пути потока во входном отверстии ёмкости 0.01 m^2 (по умолчанию)

Зависимости

Cross-sectional area at port C - Площадь, нормальная к пути потока во входном отверстии ёмкости 0.01 m^2 (по умолчанию)

Зависимости

Cross-sectional area at port D - Площадь, нормальная к пути потока во входном отверстии ёмкости 0.01 m^2 (по умолчанию)

Зависимости

Примеры моделей

Создание

Расширенные возможности

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

См. также

Темы

Документация Simscape

Поддержка

`A` - Вход в ёмкость
газ

`B` - Вход в ёмкость
газ

`C` - Вход в ёмкость
газ

`D` - Вход в ёмкость
газ

`H` - Температура внутри ёмкости
тепловой

`Chamber volume` - Объем газа в ёмкости
0,001 м ^ 3 (по умолчанию

`Number of ports` - Количество входных портов в ёмкости
`1` (по умолчанию) | `2` | `3` | `4`

`Cross-sectional area at port A` - Площадь, нормальная к пути потока во входном отверстии ёмкости
`0.01 m^2` (по умолчанию)

`Cross-sectional area at port B` - Площадь, нормальная к пути потока во входном отверстии ёмкости
`0.01 m^2` (по умолчанию)

`Cross-sectional area at port C` - Площадь, нормальная к пути потока во входном отверстии ёмкости
`0.01 m^2` (по умолчанию)

`Cross-sectional area at port D` - Площадь, нормальная к пути потока во входном отверстии ёмкости
`0.01 m^2` (по умолчанию)

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