Variable Hydraulic Chamber
Гидравлическая емкость переменного объема сжимаемой жидкости
Библиотека
Гидравлические элементы
Описание
Блок Variable Hydraulic Chamber моделирует сжимаемость жидкости в ёмкостях переменного объема. Жидкость рассматривается как смесь жидкости и небольшого количества захваченного, нерастворенного газа. Используйте этот блок вместе с блоком Translational Hydro-Mechanical Converter.
Примечание
Блок Variable Hydraulic 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 | Начальный объем жидкости в ёмкости |
| V | Изменение объема ёмкости, обеспечиваемое через порт V |
| 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.
Для получения информации о том, как воспроизвести этот график, см. Constant Volume Hydraulic Chamber.
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 V является портом физического сигнала, который обеспечивает изменение объема ёмкости.
Блок имеет положительное направление от порта А до ссылки точки. Это означает, что скорость потока жидкости положительная, если она течет внутрь ёмкости.
Переменные
Используйте вкладку Variables, чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для основных переменных до симуляции. 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
- Chamber dead volume
Минимальный объем жидкости в ёмкости. 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.
VПорт физического сигнала, который обеспечивает изменение объема ёмкости.
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