Hydraulic Piston Chamber
Гидравлическая емкость переменного объема в цилиндрах
Библиотека
Гидравлические элементы
Описание
Примечание
Начиная с релиза R2014a, можно задать сжимаемость жидкости непосредственно в блоках hydro-mechanical converter. Рекомендуется, чтобы вместо использования блока Hydraulic Piston Chamber, подключенного к конвертеру, вы использовали параметр Compressibility в диалоговом окне блока конвертера, потому что новый метод обеспечивает более точные результаты, а также потому, что блок Hydraulic Piston Chamber может быть удален в следующем релизе. Для получения дополнительной информации см. R2014a Информации о релизах.
Блок Hydraulic Piston Chamber моделей сжимаемость жидкости в ёмкости, образованной поршнем цилиндра. Жидкость рассматривается как смесь жидкости и небольшого количества захваченного, нерастворенного газа. Используйте этот блок вместе с блоком Translational Hydro-Mechanical Converter. Блок Hydraulic Piston Chamber учитывает только скорость потока жидкости, вызванную сжимаемостью жидкости. Объем жидкости, используемый для создания скорости поршня, учитывается в блоке Translational Hydro-Mechanical Converter.
Ёмкость моделируется согласно следующим уравнениям (см. [1, 2]):
где
| q | Скорость потока жидкости из-за сжимаемости жидкости |
| <reservedrangesplaceholder0> 0 | Мертвый объем |
| A | Эффективная площадь базового поршня |
| <reservedrangesplaceholder0> 0 | Начальное положение поршня |
| x | Перемещение поршня из начального положения |
| or | Ориентация ёмкости относительно глобально присвоенного положительного направления. Если перемещение в положительном направлении увеличивает объем ёмкости, or равняется 1. Если перемещение в положительном направлении уменьшает объем ёмкости, or равняется -1. |
| E | Модуль объемной упругости жидкостей |
| E l | Чистая жидкость модуля объемной упругости |
| p | Абсолютное давление жидкости в ёмкости |
| p α | Атмосферное давление |
| α | Относительное содержимое газа при атмосферном давлении, α = V G/ V L |
| V G | Объем газа при атмосферном давлении |
| V L | Объем жидкости |
| n | Коэффициент удельной теплоемкости |
Основной целью представления жидкости как смеси жидкости и газа является введение приблизительной модели кавитации, которая происходит в ёмкости, если давление падает ниже уровня давления насыщения пара. Как видно на графике ниже, модуль объемной упругости смеси уменьшается при приближении абсолютного давления к нулю, таким образом значительно замедляя дальнейший скачок давления. При абсолютных давлениях намного выше нуля небольшое количество нерастворенного газа практически не имеет эффекта на поведение системы.
Кавитация является по своей сути термодинамическим процессом, требующим фактора многофазных жидкостей, теплопередач и т.д., и как таковой не может быть точно моделирована с помощью Simscape™ программного обеспечения. Но упрощенная версия, реализованная в блоке, достаточно хороша, чтобы сигнализировать, падает ли давление ниже опасного уровня, и предотвратить отказ расчетов, которое обычно происходит при отрицательных давлениях.
Если давление падает ниже абсолютного вакуума (-101325 Па), симуляция останавливается, и выводится сообщение об ошибке.
Порт А является гидравлическим портом, сопоставленным с входным отверстием ёмкости. Порт P является портом физического сигнала, который управляет перемещением поршня.
Блок имеет положительное направление от порта А до ссылки точки. Это означает, что скорость потока жидкости положительная, если она течет внутрь ёмкости.
Переменные
Чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для основных переменных до симуляции, используйте вкладку Variables в диалоговом окне блока (или раздел Variables в Property Inspector блоков). Для получения дополнительной информации смотрите Задать приоритет и Начальный целевой объект для основных переменных.
Основные допущения и ограничения
Плотность жидкости остается постоянной.
Объем ёмкости не может быть меньше, чем мертвый объем.
Жидкость заполняет весь объем ёмкости.
Параметры
- Piston area
Эффективная площадь базового поршня. Значение по умолчанию
5e-4м ^ 2.- Piston initial position
Начальное смещение поршня от упора гидроцилиндра. Значение по умолчанию 0.
- Chamber orientation
Задает ориентацию ёмкости относительно глобально присвоенного положительного направления. Ёмкость может быть установлена двумя различными способами, в зависимости от того, увеличивается или уменьшается движение поршня в положительном направлении ёмкости. Если перемещение поршня в положительном направлении уменьшает объем ёмкости, установите параметр равным
Positive displacement decreases volume. Значение по умолчаниюPositive displacement increases volume.- Chamber dead volume
Объем жидкости в ёмкости при нулевом положении поршня. Значение по умолчанию
1e-4м ^ 3.- Specific heat ratio
Коэффициент удельной теплоемкости. Значение по умолчанию
1.4.
Глобальные параметры
Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:
Fluid density
Fluid kinematic viscosity
Используйте блок Hydraulic Fluid (Simscape Fluids) или блок Custom Hydraulic Fluid, чтобы задать свойства жидкости.
Порты
Блок имеет следующие порты:
AГидравлический порт сопоставлен с входным отверстием ёмкости.
PПорт физического сигнала, который управляет перемещением поршня.
Ссылки
[1] Манринг, Н.Д., Hydraulic Control Systems, John Wiley & Sons, Нью-Йорк, 2005
[2] Meritt, H.E., Hydraulic Control Systems, John Wiley & Sons, Нью-Йорк, 1967
Расширенные возможности
См. также
Constant Volume Hydraulic Chamber | Rotational Hydro-Mechanical Converter | Translational Hydro-Mechanical Converter | Variable Hydraulic Chamber