Интерфейс между газом и механическими поступательными сетями
Simscape/Библиотека фундаментов/Газ/Элементы
Блок Translational Mechanical Converter (G) моделирует интерфейс между газовой сетью и механической поступательной сетью. Блок преобразует давление газа в механическую силу и наоборот. Может использоваться как базовый блок для линейных приводов.
Конвертер содержит переменный объем газа. Давление и температура развиваются исходя из сжимаемости и теплоемкости этого объема газа. Параметр Mechanical orientation позволяет вам задать, результаты ли увеличение объема газа в положительном или отрицательном перемещении порта R относительны C порта.
Порт A является портом состояния газа, сопоставленным с входным отверстием конвертера. Порт H является тепловым портом, сопоставленным с температурой газа внутри конвертера. Порты R и C являются портами механической передачи, сопоставленными с движущимся интерфейсом и корпусом конвертера, соответственно.
Уравнение сохранения массы подобно уравнению для блока Constant Volume Chamber (G) с дополнительным слагаемым, связанным с изменением объема газа:
где:
- частная производная массы объема газа по отношению к давлению при постоянной температуре и объеме.
- частная производная массы объема газа от температуры при постоянном давлении и объеме.
p I - давление объема газа. Давление в порте A принято равным этому давлению, p A = p I.
T I - температура объема газа. Температура в порте H принята равной этой температуре, T H = T I.
ρ I - плотность объема газа.
V - объем газа.
t время.
A - массовый расход жидкости в порту A. Скорость потока жидкости, сопоставленная с портом, положительная, когда он течет в блок.
Уравнение сохранения энергии также подобно уравнению для блока Constant Volume Chamber (G). Дополнительный срок относится к изменению объема газа, а также к работам по объему давления, выполняемым газом на движущейся границе раздела:
где:
- частная производная внутренней энергии объема газа от давления при постоянной температуре и объеме.
- частная производная внутренней энергии объема газа от температуры при постоянном давлении и объеме.
ФА - энергетическая скорость потока жидкости в порту A.
Q H - расход тепла в порту H .
h I является специфической энтальпией объема 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:
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.
Для модели реального газа частные производные массовой M и внутренней энергетической U объема газа относительно давления и температуры при постоянном объеме:
где:
β - изотермический модуль объемной упругости объема газа.
α - изобарный коэффициент теплового расширения объема газа.
Объем газа зависит от перемещения движущейся границы раздела:
где:
V мертвый - это мертвый объем.
S int является площадью поперечного сечения интерфейса.
x int является перемещением интерфейса.
ε int является коэффициентом механической ориентации. Если Mechanical orientation Pressure at A causes positive displacement of R relative to C
, ε int = 1. Если Mechanical orientation Pressure at A causes negative displacement of R relative to C
, ε int = -1.
Если вы соединяете конвертер с соединением Multibody, используйте входной порт физического сигнала p, чтобы задать перемещение R порта относительно C порта. В противном случае блок вычисляет перемещение интерфейса из относительных скоростей порта. Объем раздела равен нулю, когда объем газа равен мертвому объему. Затем, в зависимости от Mechanical orientation значения параметров:
Если Pressure at A causes positive displacement of R relative to C
объем раздела увеличивается, когда объем газа увеличивается из мертвого объема.
Если Pressure at A causes negative displacement of R relative to C
объем раздела уменьшается, когда объем газа увеличивается из мертвого объема.
Баланс сил через подвижную границу по объему газа
где:
F int - это сила от порта R до порта C.
p env - давление окружения .
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 показатель для основных переменных и начальных условий для блоков с конечным объемом газа.
Кожух конвертера идеально жесткий.
Сопротивление потоку между портом A и внутренней частью конвертера отсутствует.
Отсутствует тепловое сопротивление между портом H и внутренней частью конвертера.
Подвижный интерфейс идеально запечатан.
Блок не моделирует механические эффекты движущегося интерфейса, такие как жёсткие упоры, трение и инерция.