Тепловое поведение жидких систем представляет интерес во многих инженерных приложениях. Жидкости могут хранить энергию и высвобождать ее обратно в свое окружение, часто выполняя работу в процессе. Поток нефти через подземный трубопровод и поток гидравлической жидкости в приводе самолета являются двумя примерами.
Когда колебания температуры незначительны, жидкости ведут себя как изотермические жидкости, что упрощает процесс моделирования. Однако, когда подробный тепловой анализ является целью или когда колебания температуры значительны, это предположение больше не подходит.
Библиотека тепловых жидкостей предоставляет инструмент моделирования, который можно использовать для анализа теплового поведения систем тепловых жидкостей. Три рекомендуемых примера показывают некоторые приложения, хорошо подходящие для моделирования тепловой жидкости:
ssc_tl_oil_pipeline - Моделирование температуры нефти по изолированному подземному трубопроводу.
ssc_tl_hydraulic_fluid_warming - Моделируйте потепление гидравлической жидкости из-за вязкого рассеивания внутри гидравлического привода.
ssc_tl_water_hammer - Моделируйте эффект водяного молотка из-за быстродействующего гидравлического клапана.
Системы тепловых жидкостей могут быть сложными от базовых до узкоспециализированных. Чтобы смоделировать базовую систему, часто достаточно простых компонентов. Это такие компоненты, как ёмкости, трубопроводы, насосы и сама жидкая среда. Простые компоненты часто являются независимыми от промышленности и могут быть смоделированы с помощью одного блока Тепловой Жидкости. Для примера можно смоделировать сегмент трубопровода с помощью одного блока Pipe (TL).
Чтобы смоделировать специализированную систему, обычно вы используете собственные компоненты. Это компоненты, которые вы не можете представлять одним блоком Тепловой Жидкости. Пятиходовой регулирующий клапан в ssc_tl_hydraulic_fluid_warming примером является один из таких компонентов. Собственные компоненты часто являются специфичными для отрасли и должны быть смоделированы путем группировки блоков Тепловой Жидкости в более сложные подсистемы.
Библиотека тепловых жидкостей имеет общую структуру других библиотек Simscape™ Foundation. Четыре сублибрия обеспечивают блоки Тепловой Жидкости: Элементы, Источники, Датчики и Утилиты. С помощью этих сублибрарий можно представлять наиболее распространенные компоненты системы тепловой жидкости. В таблице представлены эти компоненты.
| Тип компонента | Описание | Блоки тепловой жидкости |
|---|---|---|
| Хранение жидкости | Хранить жидкость в ёмкостях или резервуарах. | Constant Volume Chamber (TL), Reservoir (TL), Controlled Reservoir (TL) |
| Жидкий транспорт | Транспортируйте тепловую жидкость через закрытые трубопроводы, такие как трубы. | Pipe (TL) |
| Ограничение потока | Ограничьте расход тепловой жидкости, например, из-за клапанов или подборов кривой. | Local Restriction (TL) |
| Механические интерфейсы | Интерфейс тепловой жидкости и механических систем, например, для преобразования жидкой механической энергии в полезную работу. | Translational Mechanical Converter (TL), Rotational Mechanical Converter (TL) |
| Источники степени | Обеспечивает источник степени системы тепловой жидкости, например, различие давления или массовый расход жидкости. | Mass Flow Rate Source (TL), Pressure Source (TL), Controlled Mass Flow Rate Source (TL), Controlled Pressure Source (TL) |
| Датчики | Выход данные измерения для динамических переменных, таких как массовый расход жидкости, энергетическая скорость потока жидкости, давление и температура. | Pressure & Temperature Sensor (TL), Mass & Energy Flow Rate Sensor (TL), Thermodynamic Properties Sensor (TL), Volumetric Flow Rate Sensor (TL) |
| Тепловая жидкость | Задайте термодинамические свойства и область валидности давления-температуры тепловой жидкой среды. | Thermal Liquid Settings (TL) |
Блок Thermal Liquid Settings (TL) задает термодинамические свойства жидкой среды. Эти свойства приняты функциями как давления, так и температуры. Это предположение повышает точность модели, особенно в моделях, в которых давление, температура или обе изменяются широко.
Блок принимает двухсторонние интерполяционные таблицы как входные. Эти таблицы обеспечивают различные значения термодинамических свойств при дискретных давлениях и температурах. Можно заполнить эти таблицы с помощью эмпирических данных из таблиц данных продукта или значений, вычисленных из аналитических выражений.
Блоки Тепловой Жидкости могут содержать различные типы портов. Эти порты включают в себя не только порты терможидкости, но и тепловые и механические порты. При помощи этих портов можно соединить подсистему тепловых жидкостей с тепловыми и механическими подсистемами.
Например, можно использовать тепловой порт блока Pipe (TL), чтобы смоделировать проводящую теплопередачу через стенку трубопровода. Моделирование нефтепровода является одним из приложений. Пример ssc_tl_oil_pipeline показывает этот подход.
Точно так же можно использовать переводные механические порты блока Translational Mechanical Converter (TL), чтобы преобразовать гидравлическое давление в системе тепловой жидкости в механическую силу приводов. Моделирование гидравлического привода является одним приложением. Пример ssc_tl_hydraulic_fluid_warming показывает этот подход.
В таблице перечислены блоки Тепловая Жидкость, которые имеют тепловые или механические порты. Можно использовать эти блоки для создания многодоменной модели, содержащей тепловую жидкость, тепловую и механическую подсистемы.
| Блок тепловой жидкости | Тепловой Порт | Механический Порт |
|---|---|---|
| Ёмкость постоянного объема (TL) | ✓ | ✗ |
| Трубопровод (TL) | ✓ | ✗ |
| Вращательный Механический Конвертер (TL) | ✓ | ✓ |
| Переводной механический конвертер (TL) | ✓ | ✓ |