Translational Mechanical Converter (TL)

Интерфейс между тепловой жидкостью и механическими поступательными сетями

Библиотека:
Simscape/Библиотека фундаментов/Тепловая жидкость/Элементы

Описание

Блок Translational Mechanical Converter (TL) моделирует интерфейс между тепловой гидравлической сетью и механической вращательной сетью. Блок преобразует давление тепловой жидкости в механическую силу и наоборот. Может использоваться как базовый блок для линейных приводов.

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, смещает ли увеличение давления порт R от порта C или к нему.

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 механической передачи, сопоставленными с движущимся интерфейсом и корпусом конвертера, соответственно.

Баланс массы

Уравнение сохранения массы в объеме механического преобразователя

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

где:

${\dot{m}}_{A}$ - массовый расход жидкости в конвертер через порт А.
ε - механическая ориентация конвертера (1 если увеличение давления жидкости приводит к положительному перемещению R относительно C, -1 если увеличение давления жидкости вызывает отрицательное перемещение R относительно C).
ρ - плотность жидкой массы.
S - площадь поперечного сечения интерфейса конвертера.
v - поступательная скорость 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 p, чтобы задать перемещение R порта относительно C порта. В противном случае блок вычисляет перемещение интерфейса из относительных скоростей порта, согласно уравнениям блока. Перемещение поверхности раздела равно нулю, когда объем жидкости равен мертвому объему. Затем, в зависимости от Mechanical orientation значения параметров:

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

Баланс импульса

Уравнение сохранения импульса в объеме механического преобразователя

$F = - ε (p - p_{Atm}) S$

где:

F - сила, которую жидкость оказывает на интерфейс конвертера.
p _Atm - это атмосферное давление.

Энергетический баланс

Уравнение сохранения энергии в объеме механического преобразователя

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

где:

u - внутренняя энергия жидкости.
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 Translational 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

`p` - Перемещение порта R относительно порта C, м
физический сигнал

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

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите параметр Interface displacement 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 поступательный

Порт механической передачи, сопоставленный с движущимся интерфейсом.

`C` - Случай
механический поступательный

Порт механической передачи, сопоставленная с корпусом конвертера.

Параметры

расширить все

Главный

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

Выберите выравнивание подвижной поверхности раздела относительно объема жидкости конвертера:

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

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

Выберите метод для определения перемещения R порта относительно C порта:

Calculate from velocity of port R relative to port C - Вычислите перемещение от относительных скоростей портов, основываясь на уравнениях баланса масс. Это метод по умолчанию.
Provide input signal from Multibody joint - Включите порт p входного физического сигнала, чтобы передать информацию о перемещении от шарнира Multibody. Используйте этот метод только, когда вы соединяете конвертер с соединением Multibody при помощи блока Translational Multibody Interface. Для получения дополнительной информации см. раздел «Как передать информацию о положении».

`Initial interface displacement` - Поступательное смещение порта R относительно порта C в начале симуляции
`0 m` (по умолчанию)

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

Зависимости

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

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

`Interface cross-sectional area` - Область, на которую жидкость оказывает давление для создания поступательной силы
`0.01 m^2` (по умолчанию)

Область, на которую жидкость оказывает давление, чтобы генерировать поступательную силу.

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

Объем жидкости при перемещении границы раздела 0.

`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.

Примеры моделей

Система охлаждения Engine

Моделируйте базовую систему охлаждения двигателя, используя пользовательские тепловые жидкие блоки. Насос постоянной производительности управляет водой через контур охлаждения. Тепло от двигателя поглощается водяным хладагентом и рассеивается через излучателя. Температура системы регулируется термостатом, который отводит поток на излучателя только тогда, когда температура выше порога.

Потепление Гидравлической Жидкости из-за потерь

Модель показов, как компоненты тепловой жидкости Библиотеки Основания могут использоваться, чтобы оценить влияние вязких потерь на температуру приводной системы в течение длительной шкалы времени. Насос подает энергию в систему, чтобы периодически приводить в действие гидроцилиндр двойного действия. Падение давления внутри направленного клапана преобразует энергию в тепло. Теплопередача через корпус цилиндра окружающему окружению обеспечивает теплоотвод.

Документация

Translational Mechanical Converter (TL)

Описание

Баланс массы

Баланс импульса

Энергетический баланс

Допущения и ограничения

Порты

Вход

p - Перемещение порта R относительно порта C, м физический сигнал

Зависимости

Сохранение

A - Входное отверстие конвертера тепловая жидкость

H - Температура внутри конвертера тепловой

R - Шток механический поступательный

C - Случай механический поступательный

Параметры

Главный

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

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

Initial interface displacement - Поступательное смещение порта R относительно порта C в начале симуляции 0 m (по умолчанию)

Зависимости

Interface cross-sectional area - Область, на которую жидкость оказывает давление для создания поступательной силы 0.01 m^2 (по умолчанию)

Dead volume - Объем жидкости при перемещении поверхности раздела 0 1e-5 m^3 (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)

Примеры моделей

Система охлаждения Engine

Потепление Гидравлической Жидкости из-за потерь

Расширенные возможности

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

См. также

Темы

Документация Simscape

Поддержка

`p` - Перемещение порта R относительно порта C, м
физический сигнал

`A` - Входное отверстие конвертера
тепловая жидкость

`H` - Температура внутри конвертера
тепловой

`R` - Шток
механический поступательный

`C` - Случай
механический поступательный

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

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

`Initial interface displacement` - Поступательное смещение порта R относительно порта C в начале симуляции
`0 m` (по умолчанию)

`Interface cross-sectional area` - Область, на которую жидкость оказывает давление для создания поступательной силы
`0.01 m^2` (по умолчанию)

`Dead volume` - Объем жидкости при перемещении поверхности раздела 0
`1e-5 m^3` (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 ®