Rotational Mechanical Converter (TL)

Интерфейс между тепловой жидкостью и механическими вращательными сетями

Библиотека:
Simscape/Библиотека фундаментов/Тепловая жидкость/Элементы

Описание

Блок Rotational Mechanical Converter (TL) моделирует интерфейс между тепловой гидравлической сетью и механической вращательной сетью. Блок преобразует давление тепловой жидкости в механический крутящий момент и наоборот. Он может использоваться в качестве базового блока для приводов вращения.

Конвертер содержит переменный объем жидкости. Температура развивается на основе теплоемкости этого объема. Если для Model dynamic compressibility задано значение Onзатем давление также развивается на основе динамической сжимаемости объема жидкости. Параметр Mechanical orientation позволяет вам задать, результаты ли увеличение объема жидкости в положительном или отрицательном повороте порта R относительны C порта.

Порт A является портом терможидкости, сопоставленным с входным отверстием конвертера. Порт H является тепловым портом, сопоставленным с температурой жидкости внутри конвертера. Порты R и C являются портами механического вращений, сопоставленными с движущимся интерфейсом и корпусом конвертера, соответственно.

Баланс массы

Уравнение сохранения массы в объеме механического преобразователя

${\dot{m}}_{A} = ε ρ D Ω + {\begin{matrix} 0, & если жидкость динамичный сжимаемость является прочь \\ V ρ (\frac{1}{β} \frac{d p}{d t} + α \frac{d T}{d t}), & если жидкость динамичный сжимаемость является на \end{matrix}$

где:

${\dot{m}}_{A}$ - массовый расход жидкости в конвертер через порт А.
ε - механическая ориентация конвертера (1 если увеличение давления жидкости вызывает положительное вращение R относительно C, -1 если увеличение давления жидкости вызывает отрицательное вращение R относительно C).
ρ - плотность жидкой массы.
D - перемещение конвертера.
Ω - скорость вращения интерфейса конвертера.
V - объем жидкости внутри конвертера.
β - модуль объемной упругости жидкости внутри конвертера.
α - коэффициент теплового расширения жидкости.
p - давление жидкости в конвертере.
T - температура жидкости внутри конвертера.

Если вы соединяете конвертер с соединением Multibody, используйте входной порт физического сигнала q, чтобы задать поворот R порта относительно C порта. В противном случае блок вычисляет поворот интерфейса из относительных скоростей вращения порта, согласно уравнениям блока. Поворот интерфейса равен нулю, когда объем жидкости равен мертвому объему. Затем, в зависимости от Mechanical orientation значения параметров:

Если Pressure at A causes positive rotation of R relative to Cвращение поверхности раздела увеличивается, когда объем жидкости увеличивается из мертвого объема.
Если Pressure at A causes negative rotation of R relative to Cвращение раздела уменьшается, когда объем жидкости увеличивается из мертвого объема.

Баланс импульса

Уравнение сохранения импульса в объеме механического преобразователя

$τ = - ε (p - p_{Atm}) D,$

где:

τ - крутящий момент, который жидкость оказывает на интерфейс конвертера.
p _Atm - это атмосферное давление.

Энергетический баланс

Уравнение сохранения энергии в объеме механического преобразователя

$\frac{d (ρ u V)}{d t} = ϕ_{A} + Q_{H} - p D ε Ω,$

где:

u - внутренняя энергия жидкости в конвертере.
ϕ A - общий расход энергии в объем механического преобразователя через порт A.
Q H - скорость теплового потока в объем механического преобразователя.

Допущения и ограничения

Стенки конвертера не совместимы. Они не могут деформироваться независимо от внутреннего давления и температуры.
Конвертер не содержит механических жёстких упоров. Чтобы включить жёсткие упоры, используйте блок Rotational Hard Stop.
Сопротивление потока между входным и внутренним отверстиями конвертера незначительно.
Тепловое сопротивление между тепловым портом и внутренней частью конвертера незначительно.
Кинетическая энергия жидкости в конвертере незначительна.

Порты

Вход

расширить все

`q` - Вращение порта R относительно порта C, рад
физический сигнал

Входной физический сигнал, который передает информацию о положении от Simscape™ Multibody™ соединения. Подключите этот порт к порту q измерения положения соединения. Для получения дополнительной информации смотрите Соединение Simscape-сетей к Simscape Multibody Joints.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите параметр Interface rotation равным Provide input signal from Multibody joint.

Сохранение

расширить все

`A` - Входное отверстие конвертера
тепловая жидкость

Порт терможидкости сопоставлен с входным отверстием конвертера.

`H` - Температура внутри конвертера
тепловой

Тепловой порт сопоставлен с температурой жидкости внутри конвертера.

`R` - Шток
механический вращательный

Механический вращательный порт сопоставлен с движущимся интерфейсом.

`C` - Случай
механический вращательный

Порт Механического привода вращения сопоставлен с корпусом конвертера.

Параметры

расширить все

Главный

`Mechanical orientation` - Выберите ориентацию конвертера
`Pressure at A causes positive rotation of R relative to C` (по умолчанию) | `Pressure at A causes negative rotation of R relative to C`

Выберите выравнивание подвижной поверхности раздела относительно объема жидкости конвертера:

Pressure at A causes positive rotation of R relative to C - Увеличение объема жидкости приводит к положительному вращению порта R относительно порта C.
Pressure at A causes negative rotation of R relative to C - Увеличение объема жидкости приводит к отрицательному повороту порта R относительно порта C.

`Interface rotation` - Выберите метод для определения относительных позиций портов
`Calculate from angular velocity of port R relative to port C` (по умолчанию) | `Provide input signal from Multibody joint`

Выберите метод для определения поворота R порта относительно C порта:

Calculate from angular velocity of port R relative to port C - Вычислите вращение из относительных скоростей вращения порта, основываясь на блочных уравнениях. Это метод по умолчанию.
Provide input signal from Multibody joint - Включите вход физического сигнала q, чтобы передать информацию о вращении от шарнира Multibody. Используйте этот метод только, когда вы соединяете конвертер с соединением Multibody при помощи блока Rotational Multibody Interface. Для получения дополнительной информации см. раздел «Как передать информацию о положении».

`Initial interface rotation` - Вращательное смещение порта R относительно порта C в начале симуляции
`0 rad` (по умолчанию)

Вращательное смещение порта R относительно порта C в начале симуляции. Значение 0 соответствует исходному объему жидкости, равному Dead volume.

Зависимости

Активируется, когда для параметра Interface rotation задано значение Calculate from angular velocity of port R relative to port C.

Если Mechanical orientation Pressure at A causes positive rotation of R relative to C, значение параметров должно быть больше или равно 0.
Если Mechanical orientation Pressure at A causes negative rotation of R relative to C, значение параметров должно быть меньше или равно 0.

`Interface volume displacement` - Объем вытесняемой жидкости на модуль вращения
`1.2e-4 m^3/rad` (по умолчанию)

Объем перемещаемой жидкости на модуль вращения подвижной границы.

`Dead volume` - Объем жидкости при повороте границы раздела 0
`1e-5 m^3` (по умолчанию)

Объем жидкости, когда вращение границы раздела 0.

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

Площадь поперечного сечения входного отверстия конвертера в направлении, перпендикулярном пути потока.

`Environment pressure specification` - Выберите метод спецификации давления окружения
`Atmospheric pressure` (по умолчанию) | `Specified pressure`

Выберите метод спецификации давления вне конвертера:

Atmospheric pressure - Используйте атмосферное давление, заданное блоком Thermal Liquid Settings (TL) или Thermal Liquid Properties (TL), соединенным с цепью.
Specified pressure - Задайте значение при помощи параметра Environment pressure.

`Environment pressure` - Давление вне конвертера
`0.101325 MPa` (по умолчанию)

Давление вне конвертера, действующее против давления объема жидкости конвертера. Значение 0 указывает, что конвертер расширяется в вакуум.

Зависимости

Активируется, когда для параметра Environment pressure specification задано значение Specified pressure.

Эффекты и начальные условия

`Fluid dynamic compressibility` - Выберите, следует ли моделировать динамическую сжимаемость жидкости
`On` (по умолчанию) | `Off`

Выберите, следует ли учитывать динамическую сжимаемость жидкости. Динамическая сжимаемость придает плотности жидкости зависимость от давления и температуры, влияя на переходный процесс системы в быстропротекающих ситуациях.

`Initial liquid pressure` - Давление жидкости в начальном моменте времени
`0.101325 MPa` (по умолчанию)

Давление жидкости в конвертере в начале симуляции.

Зависимости

Активируется, когда для параметра Fluid dynamic compressibility задано значение On.

`Initial liquid temperature` - Температура жидкости в начальном моменте времени
`293.15 K` (по умолчанию)

Температура жидкости в конвертере в начале симуляции.

Документация

Rotational Mechanical Converter (TL)

Описание

Баланс массы

Баланс импульса

Энергетический баланс

Допущения и ограничения

Порты

Вход

`q` - Вращение порта R относительно порта C, рад
физический сигнал

Зависимости

Сохранение

`A` - Входное отверстие конвертера
тепловая жидкость

`H` - Температура внутри конвертера
тепловой

`R` - Шток
механический вращательный

`C` - Случай
механический вращательный

Параметры

Главный

`Mechanical orientation` - Выберите ориентацию конвертера
`Pressure at A causes positive rotation of R relative to C` (по умолчанию) | `Pressure at A causes negative rotation of R relative to C`

`Interface rotation` - Выберите метод для определения относительных позиций портов
`Calculate from angular velocity of port R relative to port C` (по умолчанию) | `Provide input signal from Multibody joint`

`Initial interface rotation` - Вращательное смещение порта R относительно порта C в начале симуляции
`0 rad` (по умолчанию)

Зависимости

`Interface volume displacement` - Объем вытесняемой жидкости на модуль вращения
`1.2e-4 m^3/rad` (по умолчанию)

`Dead volume` - Объем жидкости при повороте границы раздела 0
`1e-5 m^3` (по умолчанию)

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

`Environment pressure specification` - Выберите метод спецификации давления окружения
`Atmospheric pressure` (по умолчанию) | `Specified pressure`

`Environment pressure` - Давление вне конвертера
`0.101325 MPa` (по умолчанию)

Зависимости

Эффекты и начальные условия

`Fluid dynamic compressibility` - Выберите, следует ли моделировать динамическую сжимаемость жидкости
`On` (по умолчанию) | `Off`

`Initial liquid pressure` - Давление жидкости в начальном моменте времени
`0.101325 MPa` (по умолчанию)

Зависимости

`Initial liquid temperature` - Температура жидкости в начальном моменте времени
`293.15 K` (по умолчанию)

Расширенные возможности

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

См. также

Темы

Документация Simscape

Поддержка

Документация

Rotational Mechanical Converter (TL)

Описание

Баланс массы

Баланс импульса

Энергетический баланс

Допущения и ограничения

Порты

Вход

q - Вращение порта R относительно порта C, рад физический сигнал

Зависимости

Сохранение

A - Входное отверстие конвертера тепловая жидкость

H - Температура внутри конвертера тепловой

R - Шток механический вращательный

C - Случай механический вращательный

Параметры

Главный

Mechanical orientation - Выберите ориентацию конвертера Pressure at A causes positive rotation of R relative to C (по умолчанию) | Pressure at A causes negative rotation of R relative to C

Interface rotation - Выберите метод для определения относительных позиций портов Calculate from angular velocity of port R relative to port C (по умолчанию) | Provide input signal from Multibody joint

Initial interface rotation - Вращательное смещение порта R относительно порта C в начале симуляции 0 rad (по умолчанию)

Зависимости

Interface volume displacement - Объем вытесняемой жидкости на модуль вращения 1.2e-4 m^3/rad (по умолчанию)

Dead volume - Объем жидкости при повороте границы раздела 0 1e-5 m^3 (по умолчанию)

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

Environment pressure specification - Выберите метод спецификации давления окружения Atmospheric pressure (по умолчанию) | Specified pressure

Environment pressure - Давление вне конвертера 0.101325 MPa (по умолчанию)

Зависимости

Эффекты и начальные условия

Fluid dynamic compressibility - Выберите, следует ли моделировать динамическую сжимаемость жидкости On (по умолчанию) | Off

Initial liquid pressure - Давление жидкости в начальном моменте времени 0.101325 MPa (по умолчанию)

Зависимости

Initial liquid temperature - Температура жидкости в начальном моменте времени 293.15 K (по умолчанию)

Расширенные возможности

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

См. также

Темы

Документация Simscape

Поддержка

`q` - Вращение порта R относительно порта C, рад
физический сигнал

`A` - Входное отверстие конвертера
тепловая жидкость

`H` - Температура внутри конвертера
тепловой

`R` - Шток
механический вращательный

`C` - Случай
механический вращательный

`Mechanical orientation` - Выберите ориентацию конвертера
`Pressure at A causes positive rotation of R relative to C` (по умолчанию) | `Pressure at A causes negative rotation of R relative to C`

`Interface rotation` - Выберите метод для определения относительных позиций портов
`Calculate from angular velocity of port R relative to port C` (по умолчанию) | `Provide input signal from Multibody joint`

`Initial interface rotation` - Вращательное смещение порта R относительно порта C в начале симуляции
`0 rad` (по умолчанию)

`Interface volume displacement` - Объем вытесняемой жидкости на модуль вращения
`1.2e-4 m^3/rad` (по умолчанию)

`Dead volume` - Объем жидкости при повороте границы раздела 0
`1e-5 m^3` (по умолчанию)

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

`Environment pressure specification` - Выберите метод спецификации давления окружения
`Atmospheric pressure` (по умолчанию) | `Specified pressure`

`Environment pressure` - Давление вне конвертера
`0.101325 MPa` (по умолчанию)

`Fluid dynamic compressibility` - Выберите, следует ли моделировать динамическую сжимаемость жидкости
`On` (по умолчанию) | `Off`

`Initial liquid pressure` - Давление жидкости в начальном моменте времени
`0.101325 MPa` (по умолчанию)

`Initial liquid temperature` - Температура жидкости в начальном моменте времени
`293.15 K` (по умолчанию)

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