Compressor

Компрессор для повышенных механизмов

Библиотека:
Powertrain Blockset / Движение / Компоненты Двигателя внутреннего сгорания / Повышение

Описание

Блок Compressor симулирует повышение механизма при помощи энергии карданного вала увеличить давление впускного коллектора. Блок является компонентом моделей турбокомпрессора и нагнетателя. Блок использует двухсторонние порты, чтобы соединиться с входом и объемами управления выходом и карданным валом. Объемы управления обеспечивают давление, температуру и определенную энтальпию для компрессора, чтобы вычислить энергетические скорости потока жидкости и масса. Чтобы вычислить крутящий момент и скорости потока жидкости, карданный вал предоставляет скорость компрессору. Как правило, производители компрессора обеспечивают массовый расход жидкости и таблицы КПД в зависимости от откорректированного отношения скорости и давления. Можно задать интерполяционные таблицы, чтобы вычислить массовый расход жидкости и КПД. Блок не поддерживает противоположный массовый поток.

Если у вас есть Model-Based Calibration Toolbox™, нажмите Calibrate Performance Maps, чтобы фактически калибровать массовый расход жидкости и турбинные интерполяционные таблицы КПД с помощью результатов измерений.

Масса течет из входного объема управления к объему управления выходом.

Виртуальная калибровка

Если у вас есть Model-Based Calibration Toolbox, нажмите Calibrate Performance Maps, чтобы фактически калибровать массовый расход жидкости и турбинные интерполяционные таблицы КПД с помощью результатов измерений. Диалоговое окно продвигается через эти задачи.

Задача

Описание

Импортируйте данные о компрессоре

Импортируйте эти данные о компрессоре из файла. Для получения дополнительной информации смотрите Используя Данные (Model-Based Calibration Toolbox).

Скорость, Spd, в rad/s
Массовый расход жидкости, MassFlwRate, в kg/s
Отношение давления, PrsRatio, безразмерный
КПД, Эффективность, безразмерная

Скорость, массовый расход жидкости, отношение давления и КПД находятся в 2-х - 5-х столбцах файла данных, соответственно. Первые и вторые строки файла данных обеспечивают имена переменных и модули. Например, используйте этот формат.

Имя:	Spd	MassFlwRate	PrsRatio	Эффективность
Модуль:	рад/с	kg/s
Данные:	8373.3	0.02	1.21	0.44
	...	...	...	...

Model-Based Calibration Toolbox ограничивает значения точки останова отношения скорости и давления максимальными значениями в файле.

Чтобы отфильтровать или отредактировать данные, выберите Edit in Application. Редактор Данных о Model-Based Calibration Toolbox открывается.

Сгенерируйте модели ответа

Model-Based Calibration Toolbox соответствует импортированным данным к моделям ответа.

Данные	Модель ответа
Массовый расход жидкости	Расширенная модель ответа эллипса описана в Моделировании и Управлении Механизмов и Автомобильных трансмиссий²
Эффективность	Полином

Чтобы оценить или настроить подгонку модели ответа, выберите Edit in Application. Model Browser Model-Based Calibration Toolbox открывается. Для получения дополнительной информации смотрите Оценку Модели (Model-Based Calibration Toolbox).

Сгенерируйте калибровку

Model-Based Calibration Toolbox калибрует модель ответа и генерирует калиброванные таблицы.

Чтобы оценить или настроить калибровку, выберите Edit in Application. Model-Based Calibration Toolbox Браузер CAGE открывается. Для получения дополнительной информации смотрите Калибровочные Интерполяционные таблицы (Model-Based Calibration Toolbox).

Обновите параметры блоков

Обновите их массовый расход жидкости и параметры КПД с калибровкой.

Corrected mass flow rate table, mdot_corr_tbl
Efficiency table, eta_comp_tbl
Corrected speed breakpoints, w_corr_bpts1
Pressure ratio breakpoints, Pr_bpts2

Термодинамика

Блок использует эти уравнения, чтобы смоделировать термодинамику.

Вычисление	Уравнения
Передайте массовый поток	${\dot{m}}_{c o m p} > 0$ $p_{01} = p_{i n l e t}$ $p_{02} = p_{o u t l e t}$ $T_{01} = T_{i n l e t}$ $h_{01} = h_{i n l e t}$
Первый закон термодинамики	${\dot{W}}_{c o m p} = {\dot{m}}_{c o m p} c_{p} (T_{01} - T_{02})$
Изэнтропический КПД	$η_{c o m p} = \frac{h_{02 s} - h_{01}}{h_{02} - h_{01}} = \frac{T_{02 s} - T_{01}}{T_{02} - T_{01}}$
Изэнтропическая выходная температура, принимая идеальные газовые и постоянные удельные теплоемкости	$T_{02 s} = T_{01} {(\frac{p_{02}}{p_{01}})}^{\frac{γ - 1}{γ}}$
Отношение удельной теплоемкости	$γ = \frac{c_{p}}{c_{p} - R}$
Выходная температура	$T_{02} = T_{01} + \frac{T_{01}}{η_{c o m b}} {{(\frac{p_{02}}{p_{01}})}^{\frac{γ - 1}{γ}} - 1}$
Тепловые потоки	$q_{i n l e t} = {\dot{m}}_{c o m p} h_{01}$ $q_{o u t l e t} = {\dot{m}}_{c o m p} h_{02} = {\dot{m}}_{c o m p} c_{p} T_{02}$
Откорректированный массовый расход жидкости	${\dot{m}}_{c o r r} = {\dot{m}}_{c o m p} \frac{\sqrt{T_{01} / T_{r e f}}}{p_{01} / p_{r e f}}$
Откорректированная скорость	$ω_{c o r r} = \frac{ω}{\sqrt{T_{01} / T_{r e f}}}$
Отношение давления	$p_{r} = \frac{p_{01}}{p_{02}}$

Блок использует внутренний FlwDir сигнала отслеживать направление потока.

Уравнения используют эти переменные.

$p_{inlet}$ , $p_{01}$	Вставьте контролируют общее давление объема
$T_{i n l e t}$ , $T_{01}$	Вставьте контролируют общую температуру объема
$h_{i n l e t}$ , $h_{01}$	Вставьте общее количество объема управления определенная энтальпия
$p_{o u t l e t}$ , $p_{02}$	Выход контролирует общее давление объема
$T_{o u t l e t}$	Выход контролирует общую температуру объема
$h_{o u t l e t}$	Общее количество объема управления выходом определенная энтальпия
${\dot{W}}_{c o m p}$	Степень карданного вала
$T_{02}$	Общая температура выхода
$h_{02}$	Общее количество выхода определенная энтальпия
${\dot{m}}_{c o m p}$	Массовый расход жидкости через компрессор
$q_{i n l e t}$	Вставьте уровень теплового потока
$q_{o u t l e t}$	Уровень теплового потока выхода
$η_{c o m p}$	Компрессор изэнтропический КПД
$T_{02 s}$	Изэнтропическая общая температура выхода
$h_{02 s}$	Изэнтропическое общее количество выхода определенная энтальпия
$R$	Универсальная газовая постоянная
$c_{p}$	Удельная теплоемкость при постоянном давлении
$γ$	Отношение удельной теплоемкости
${\dot{m}}_{c o r r}$	Откорректированный массовый расход жидкости
$ω$	Скорость карданного вала
$ω_{c o r r}$	Откорректированная скорость карданного вала
$T_{r e f}$	Температура ссылки интерполяционной таблицы
$P_{r e f}$	Давление ссылки интерполяционной таблицы
$τ_{c o m p}$	Крутящий момент карданного вала компрессора
$p_{r}$	Отношение давления
$η_{c o m b, t b l}$	КПД компрессора 3-D интерполяционная таблица
${\dot{m}}_{c o r r, t b l}$	Откорректированный массовый расход жидкости 3-D интерполяционная таблица
$ω_{c o r r, b p t s 1}$	Откорректированные точки останова скорости
$p_{r, b p t s 2}$	Точки останова отношения давления

Учет степени

Для учета степени блок реализует эти уравнения.

Сигнал шины			Описание	Уравнения
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd` — Степень передается между блоками Положительные сигналы указывают на поток в блок Отрицательные сигналы указывают, вытекают из блока	`PwrDriveshft`	Степень передается от вала	$- {\dot{W}}_{t u r b}$
		`PwrHeatFlwIn`	Уровень теплового потока в порте А	$q_{o u t l e t}$
		`PwrHeatFlwOut`	Уровень теплового потока в порте B	$q_{o u t l e t}$
	`PwrNotTrnsfrd` — Степень, пересекающая контур блока, но не переданный Положительные сигналы указывают на вход Отрицательные сигналы указывают на потерю	`PwrLoss`	Потери мощности	$- q_{i n l e t} - q_{o u t l e t} + {\dot{W}}_{t u r b}$
	`PwrStored` — Сохраненный тариф на энергоносители изменения Положительные сигналы указывают на увеличение Отрицательные сигналы указывают на уменьшение	Не используемый

Уравнения используют эти переменные.

${\dot{W}}_{t u r b}$	Степень карданного вала
$q_{o u t l e t}$	Общий уровень теплового потока выхода
$q_{i n l e t}$	Общий входной уровень теплового потока

Порты

Входной параметр

развернуть все

`Ds` — Скорость карданного вала
двухсторонний порт коннектора

ShftSpd — Сигнал, содержащий карданный вал угловая скорость, $ω$ , в rad/s.

`A` — Вставьте давление, температуру, энтальпию, массовые части
двухсторонний порт коннектора

Соедините шиной содержащий входной объем управления:

InPrs — Давление, $p_{inlet}$ , в Па
InTemp — Температура, $T_{i n l e t}$ , в K
InEnth — Определенная энтальпия, $h_{i n l e t}$ , в J/kg

`B` — Давление выхода, температура, энтальпия, массовые части
двухсторонний порт коннектора

Соедините шиной содержащий объем управления выходом:

OutPrs — Давление, $p_{o u t l e t}$ , в Па
OutTemp — Температура, $T_{o u t l e t}$ , в K
OutEnth — Определенная энтальпия, $h_{o u t l e t}$ , в J/kg

Вывод

развернуть все

`Info` — Сигнал шины
шина

Сигнал шины, содержащий эти вычисления блока.

Сигнал			Описание	Модули
`CmprsOutletTemp`			Температура, выходящая из компрессора	K
`DriveshftPwr`			Степень карданного вала	W
`DriveshftTrq`			Крутящий момент карданного вала	N·
`CmprsMassFlw`			Массовый расход жидкости через компрессор	kg/s
`PrsRatio`			Отношение давления	N/A
`DriveshftCorrSpd`			Откорректированная скорость карданного вала	рад/с
`CmprsEff`			Компрессор изэнтропический КПД	N/A
`CorrMassFlw`			Откорректированный массовый расход жидкости	kg/s
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd`	`PwrDriveshft`	Степень передается от вала	W
		`PwrHeatFlwIn`	Уровень теплового потока в порте А	W
		`PwrHeatFlwOut`	Уровень теплового потока в порте B	W
	`PwrNotTrnsfrd`	`PwrLoss`	Потери мощности	W
	`PwrStored`		Не используемый	W

`Ds` — Крутящий момент карданного вала
двухсторонний порт коннектора

Trq — Сигнал, содержащий крутящий момент карданного вала, $τ_{c o m p}$ , в N · m.

`A` — Вставьте массовый расход жидкости, уровень теплового потока, температуру, массовые части
двухсторонний порт коннектора

Соедините шиной содержащий:

MassFlwRate — Массовый расход жидкости через вход, ${\dot{m}}_{c o m p}$ , в kg/s
HeatFlwRate — Вставьте уровень теплового потока, $q_{i n l e t}$ , в J/s
Temp — Вставьте температуру в K
MassFrac — Вставьте массовые части, безразмерные.
А именно, шина с этими массовыми частями:
- O2MassFrac — Кислород
- N2MassFrac — Азот
- UnbrndFuelMassFrac — Незаписанное топливо
- CO2MassFrac — Углекислый газ
- H2OMassFrac — Вода
- COMassFrac — Угарный газ
- NOMassFrac — Азотная окись
- NO2MassFrac — Диоксид азота
- NOxMassFrac — Азотный диоксид окиси и азота
- PmMassFrac — Твердые примеси в атмосфере
- AirMassFrac — Воздух
- BrndGasMassFrac — Отработавший газ

`B` — Массовый расход жидкости выхода, уровень теплового потока, температура, массовые части
двухсторонний порт коннектора

Соедините шиной содержащий:

MassFlwRate — Массовый расход жидкости выхода, ${\dot{m}}_{c o m p}$ , в kg/s
HeatFlwRate — Уровень теплового потока выхода, $q_{o u t l e t}$ , в J/s
Temp — Выходная температура, в K
MassFrac — Части массы выхода, безразмерные.
А именно, шина с этими массовыми частями:
- O2MassFrac — Кислород
- N2MassFrac — Азот
- UnbrndFuelMassFrac — Незаписанное топливо
- CO2MassFrac — Углекислый газ
- H2OMassFrac — Вода
- COMassFrac — Угарный газ
- NOMassFrac — Азотная окись
- NO2MassFrac — Диоксид азота
- NOxMassFrac — Азотный диоксид окиси и азота
- PmMassFrac — Твердые примеси в атмосфере
- AirMassFrac — Воздух
- BrndGasMassFrac — Отработавший газ

Параметры

развернуть все

Таблицы эффективности

`Calibrate Performance Maps` — Калибруйте таблицы с результатами измерений
`selection`

Задача

Описание

Импортируйте данные о компрессоре

Скорость, Spd, в rad/s
Массовый расход жидкости, MassFlwRate, в kg/s
Отношение давления, PrsRatio, безразмерный
КПД, Эффективность, безразмерная

Имя:	Spd	MassFlwRate	PrsRatio	Эффективность
Модуль:	рад/с	kg/s
Данные:	8373.3	0.02	1.21	0.44
	...	...	...	...

Сгенерируйте модели ответа

Model-Based Calibration Toolbox соответствует импортированным данным к моделям ответа.

Данные	Модель ответа
Массовый расход жидкости	Расширенная модель ответа эллипса описана в Моделировании и Управлении Механизмов и Автомобильных трансмиссий²
Эффективность	Полином

Сгенерируйте калибровку

Model-Based Calibration Toolbox калибрует модель ответа и генерирует калиброванные таблицы.

Обновите параметры блоков

Обновите их массовый расход жидкости и параметры КПД с калибровкой.

Corrected mass flow rate table, mdot_corr_tbl
Efficiency table, eta_comp_tbl
Corrected speed breakpoints, w_corr_bpts1
Pressure ratio breakpoints, Pr_bpts2

`Corrected mass flow rate table, mdot_corr_tbl` — Интерполяционная таблица
`array`

Откорректированная интерполяционная таблица массового расхода жидкости, ${\dot{m}}_{c o r r, t b l}$ , в зависимости от откорректированной скорости карданного вала, _ωcorr, и отношения давления, _pr, в kg/s.

`Efficiency table, eta_comp_tbl` — Интерполяционная таблица
`array`

Интерполяционная таблица КПД, $η_{c o m b, t b l}$ , в зависимости от откорректированной скорости карданного вала, _ωcorr, и отношения давления, _pr, безразмерного.

`Corrected speed breakpoints, w_corr_bpts1` — Точки останова
`vector`

Откорректированные точки останова скорости карданного вала, $ω_{c o r r, b p t s 1}$ , в rad/s.

`Pressure ratio breakpoints, Pr_bpts2` — Точки останова
`vector`

Точки останова отношения давления, $p_{r, b p t s 2}$ .

`Reference temperature, T_ref` Ссылка
293.15 (значение по умолчанию) | `scalar`

Температура ссылки интерполяционной таблицы, $T_{r e f}$ , в K.

`Reference pressure, P_ref` Ссылка
101325 (значение по умолчанию) | `scalar`

Давление ссылки интерполяционной таблицы, $P_{r e f}$ , в Па.

Газовые свойства

`Ideal gas constant, R` — Постоянный
287 (значение по умолчанию) | `scalar`

Универсальная газовая постоянная, $R$ , в J / (kg*K).

`Specific heat at constant pressure, cp` — Удельная теплоемкость
1005 (значение по умолчанию) | `scalar`

Удельная теплоемкость при постоянном давлении, $c_{p}$ , в J / (kg*K).

Примеры модели

Conventional Vehicle Reference Application

Пример готовых узлов автомобиля с бензиновым двигателем

Симулируйте полную модель транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания, передачей и сопоставленными алгоритмами управления трансмиссии. Используйте для анализа соответствия трансмиссии и выбора компонента, управления и диагностического проекта алгоритма и оборудования в цикле (HIL) тестирование.

Ссылки

[1] Хейвуд, основные принципы двигателя внутреннего сгорания Джона Б. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1988.

[2] Эрикссон, Ларс и Ларс Нильсен. Моделирование и управление механизмов и автомобильных трансмиссий. Чичестер, Западный Сассекс, Соединенное Королевство: John Wiley & Sons Ltd, 2014.

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Boost Drive Shaft | Turbine

Темы

Model-Based Calibration Toolbox

Введенный в R2017a

Документация

Compressor