Fan (G)

Разветвите газовую сеть на входе

  • Библиотека:
  • Simscape / Жидкости / Газ / Турбомашины

  • Fan (G) block

Описание

Блок Fan (G) представляет вентилятор в газовой сети. Можно смоделировать крутящий момент и перепад давления по вентилятору в зависимости от статического давления и скорости потока жидкости или при помощи 1D или 2D сведенного в таблицу ссылочного давления, скорости вала и данных о скорости потока жидкости.

По умолчанию поток и перепад давления от порта A до порта B. Порт C представляет вентилятор, случающийся, и порт R представляет вал вентилятора. Можно задать нормальное операционное направление вала в параметре Mechanical orientation. Если вал начинает вращаться в противоположном направлении, перепад давлений через вентилятор опускается до нуля.

Параметризация номинальным давлением, скоростью потока жидкости и скоростью вала

Когда вы устанавливаете параметр Fan parameterization на Static pressure and flow rate at reference shaft speed, блок использует аналитические законы подобия вентилятора и ссылочный перепад давления, чтобы вычислить перепад давления от порта A до порта B:

pBpA=ΔHrefρg(ωωref)2(DDref)2,

где:

  • Δpref является ссылочным перепадом давления. Блок использует квадратичный припадок значений перепада давления вентилятора в Maximum static pressure gain at zero flow, Nominal static pressure gain и параметрах Maximum volumetric flow rate at zero pressure.

  • ω является угловой скоростью вала, ωRωC.

  • ωref является параметром Reference shaft speed.

  • DDref параметр Fan diameter scale factor.

Блок вычисляет крутящий момент вала от ссылочной механической энергии и законов подобия вентилятора:

τ=Φrefω2ωref3(DDref)5.

Где Φref является пропорцией перепада давления к КПД вентилятора:

Φref=qrefΔprefηref.

Когда вы устанавливаете параметр Shaft power specification на Fan efficiency, блок использует квадратичный припадок КПД между пиковой производительностью вентилятора, ηnom, и 0. ηnom эквивалентен параметру Nominal efficiency, который блок интерпретирует как пиковый КПД. Если вы устанавливаете параметр Shaft power specification на Brake power, блок выводит номинальный КПД вентилятора из номинальной приводной мощности, Φnom, при пиковых или номинальных условиях:

ηnom=qnomΔpnomΦnom.

Блок принимает, что КПД является нулем, когда нет никакого потока или когда поток достигает максимального объемного расхода при нулевом давлении. Блок использует электрический ток q, чтобы вычислить ссылочную скорость потока жидкости как:

qref=qωrefω(DrefD)3.

1D параметризация табличных данных: давление в зависимости от скорости потока жидкости на ссылочной скорости вала

Когда вы устанавливаете параметр Fan parameterization на 1D tabulated data - static pressure vs. flow rate at reference shaft speed, можно смоделировать эффективность вентилятора в зависимости от объемного расхода. Блок интерполирует перепад давления от порта A до порта B от 1D параметра Static pressure gain vector, Δpref(qref):

pBpA=Δpref(qref)(ρρref)(ωωref)2(DDref)2.

Здесь, ρ является сырой плотностью воздуха, и ρref является базовой плотностью, которая эквивалентна параметру Reference density. Блок вычисляет крутящий момент вала от ссылочной механической энергии и законов подобия вентилятора:

τ=Φref(qref)ω2ωref3(ρρref)(DDref)5,

где ρref является Reference density.

Блок использует электрический ток q, чтобы вычислить ссылочную скорость потока жидкости:

qref=qωrefω(DrefD)3.

Когда симуляция находится вне нормальных условий работы вентилятора, блок линейно экстраполирует ссылочное давление и экстраполирует ссылочный крутящий момент его самому близкому соседу.

2D параметризация табличных данных: давление в зависимости от скорости вала и скорости потока жидкости

Когда вы устанавливаете параметр Fan parameterization на 2D tabulated data - static pressure vs. shaft speed and flow rate, можно смоделировать эффективность вентилятора как 2D функцию объемного расхода и скорости вращения. Блок интерполирует перепад давления от порта A до порта B от 2D параметра Static pressure gain table, dp(w,q). Блок задает ссылочный перепад давления, Δpref(qref,ω), как

pBpA=Δpref(qref,ω)(ρρref)(DDref)2.

Блок вычисляет крутящий момент вала от ссылочной механической энергии и законов подобия вентилятора:

τ=Φref(Δpref,ω)ω(ρρref)(DDref)5,

где ссылочная механическая энергия является функцией ссылочной скорости потока жидкости и текущей скорости вала.

Блок использует электрический ток q, чтобы вычислить ссылочную скорость потока жидкости:

qref=q(DrefD)3.

Когда симуляция находится вне нормальных условий работы вентилятора, блок линейно экстраполирует ссылочное давление и экстраполирует ссылочный крутящий момент его самому близкому соседу.

2D параметризация табличных данных: скорость потока жидкости в зависимости от скорости вала и давления

Когда вы устанавливаете параметр Fan parameterization на 2D tabulated data - flow rate vs. shaft speed and static pressure, можно смоделировать скорость потока жидкости через вентилятор как 2D функция давления и скорости вращения. Объемный расход интерполирован от 2D параметра Volumetric flow rate table, q(w,dp), qref. Ссылочная скорость потока жидкости является функцией ссылочного перепада давления, Δpref, и текущей скорости вала, ω:

q=qref(Δpref,ω)(DDref)3,

где ссылочный перепад давления выводит из перепада давления по вентилятору:

Δpref=(pBpA)(ρrefρ)(DrefD)2.

Крутящий момент вала выводит из ссылочной механической энергии и законов подобия вентилятора:

τ=Φref(Δpref,ω)ω(ρρref)(DDref)5,

где ссылочная механическая энергия является функцией ссылочной скорости потока жидкости и текущей скорости вала.

Когда симуляция находится вне нормальных условий работы вентилятора, блок линейно экстраполирует ссылочное давление и экстраполирует ссылочный крутящий момент его самому близкому соседу.

Степень и КПД

Можно задать степень вала или как КПД вентилятора или как приводную мощность.

Блок вычисляет КПД как

η=ΦfluidΦbrake,

где приводная мощность или механическая энергия, измеренная в вале,

Φbrake=τω.

Блок вычисляет гидравлическую энергию как

Φfluid=q(pBpA).

Блок вычисляет крутящий момент как

τ=Φbrakeω.

Визуализация кривой вентилятора

Можно проверять параметрированную эффективность вентилятора путем графического вывода давления, степени, КПД, и закрутить в зависимости от потока. Чтобы сгенерировать график текущих настроек насоса, щелкните правой кнопкой по блоку и выберите Fluids> Plot Fan Characteristics. Если вы изменяете настройки или данные, нажмите Apply на параметрах блоков и нажмите Reload Data на фигуре кривой насоса.

Параметризация блока по умолчанию приводит к этим графикам:

Plot of fan characteristic curves

Допущения и ограничения

  • Обратное течение или перепад давления по вентилятору не являются нормальным функционированием, и результаты симуляции в этих ситуациях не могут быть точными.

  • Блок принимает, что вентилятор квазиустойчив.

  • Блок симулирует эффективность вентилятора в терминах статического повышения давления, и не общего давления вентилятора.

Порты

Сохранение

развернуть все

Порт сохранения газа сопоставлен с жидкостью.

Порт сохранения газа сопоставлен с жидкостью.

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен с валом.

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен с преобразованием регистра.

Параметры

развернуть все

Модель эффективности вентилятора.

  • Static pressure and flow rate at reference shaft speed – Задайте эффективность вентилятора на основе типичного, номинального, или оцененного перепада давления и объемного расхода.

  • 1D tabulated data – static pressure vs flow rate at reference shaft speed – Задайте эффективность вентилятора на основе интерполяции данных о перепаде давления в зависимости от объемного расхода.

  • 2D tabulated data – static pressure vs shaft speed and flow rate – Задайте эффективность вентилятора на основе интерполяции данных о перепаде давления в зависимости от скорости вала и объемного расхода.

  • 2D tabulated data – flow rate vs shaft speed and static pressure – Задайте эффективность вентилятора на основе интерполяции данных об объемном расходе в зависимости от скорости вала и перепада давления.

Спецификация степени вентилятора.

  • Fan efficiency – Выведите механическую энергию из КПД вентилятора.

  • Mechanical power – Задайте механическую энергию непосредственно.

Объемный расход через вентилятор на ссылочной скорости вала под номинальными, типичными, или оцененными условиями работы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan parameterization на Static pressure and flow rate at reference shaft speed.

Увеличение давления от порта A до порта B на ссылочной скорости вала под номинальными, типичными, или оцененными условиями работы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan parameterization на Static pressure and flow rate at reference shaft speed.

КПД преобразовывания мощности вала к гидравлической энергии на ссылочной скорости вала под номинальными, типичными, или оцененными условиями работы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите:

  • Fan parameterization к Static pressure and flow rate at reference shaft speed.

  • Shaft power specification к Fan efficiency.

Механическая энергия, управляющая сырым воздушным потоком на ссылочной скорости вала под номинальными, типичными, или оцененными условиями работы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите:

  • Fan parameterization к Static pressure and flow rate at reference shaft speed.

  • Shaft power specification к Brake power.

Увеличение давления от порта A до порта B на ссылочной скорости вала, когда нет никакого потока через вентилятор.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan parameterization на Static pressure and flow rate at reference shaft speed.

Объемный расход бесплатной доставки на ссылочной скорости вала и постоянном давлении.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan parameterization на Static pressure and flow rate at reference shaft speed.

Ссылочная угловая скорость вала, соответствующая характеристике вентилятора, изгибает данные.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan parameterization на Static pressure and flow rate at reference shaft speed.

Вектор из узлов решетки объемного расхода для 1D интерполяции кривой характеристики вентилятора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan parameterization на 1D tabulated data - static pressure vs. flow rate at reference shaft speed.

Вектор из точек данных перепада давления. Каждый элемент в векторе соответствует элементу в параметре Volumetric flow rate vector. Перепад давления является увеличением давления от порта A до порта B на ссылочной скорости вала.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan parameterization на 1D tabulated data - static pressure vs. flow rate at reference shaft speed.

Вектор из точек данных КПД вентилятора. Каждый элемент в векторе соответствует элементу в параметре Volumetric flow rate vector. КПД является отношением гидравлической энергии к механической энергии вала на ссылочной скорости вала.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan parameterization на 1D tabulated data - static pressure vs. flow rate at reference shaft speed и Shaft power specification к Fan efficiency.

Вектор из точек данных механической энергии вала. Каждый элемент в векторе соответствует элементу в параметре Volumetric flow rate vector. Механическая энергия является степенью, которая управляет вентилятором на ссылочной скорости вала.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan parameterization на 1D tabulated data - static pressure vs. flow rate at reference shaft speed и Shaft power specification к Brake power.

Сырая плотность воздуха для данной характеристической кривой вентилятора.

Вектор из узлов решетки угловой скорости вала для 2D интерполяции кривых характеристики вентилятора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan parameterization на 2D tabulated data - static pressure vs. shaft speed and flow rate.

Вектор из узлов решетки объемного расхода для 2D интерполяции кривых характеристики вентилятора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan parameterization на 2D tabulated data - static pressure vs. shaft speed and flow rate.

M-by-N матрица точек данных перепада давления для 2D интерполяции перепада давления. Перепад давления является увеличением давления от порта A до порта B. M и N являются размерами соответствующих векторов:

  • M является числом элементов в параметре Shaft speed vector, w. Элементы в первом столбце должны быть в строго порядке по возрастанию.

  • N является числом элементов в параметре Volumetric flow rate vector, q.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan parameterization на 2D tabulated data - static pressure vs. shaft speed and flow rate.

M-by-N матрица точек данных КПД для 2D интерполяции крутящего момента. КПД является отношением гидравлической энергии к механической энергии вала. M и N являются размерами соответствующих векторов:

  • M является числом элементов в параметре Shaft speed vector, w.

  • N является числом элементов в параметре Volumetric flow rate vector, q.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan parameterization на 2D tabulated data - static pressure vs. shaft speed and flow rate и Shaft power specification к Fan efficiency.

M-by-N таблица точек данных механической энергии для 2D интерполяции крутящего момента. Механическая энергия является степенью, которая управляет вентилятором. M и N являются размерами соответствующих векторов:

  • M является числом элементов в параметре Shaft speed vector, w. Элементы в первом столбце должны быть в строго порядке по возрастанию.

  • N является числом элементов в параметре Volumetric flow rate vector, q.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan parameterization на 2D tabulated data - static pressure vs. shaft speed and flow rate и Shaft power specification к Brake power.

Вектор из узлов решетки угловой скорости вала для 2D интерполяции кривых характеристики вентилятора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan parameterization на 2D tabulated data - flow rate vs. shaft speed and static pressure.

Вектор из узлов решетки перепада давления для 2D интерполяции кривых характеристики вентилятора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan parameterization на 2D tabulated data - flow rate vs. shaft speed and static pressure.

M-by-N матрица точек данных объемного расхода для 2D интерполяции объемного расхода. M и N являются размерами соответствующих векторов:

  • M является числом элементов в параметре Shaft speed vector, w.

  • N является числом элементов в параметре Static pressure gain vector, Dp.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan parameterization на 2D tabulated data - flow rate vs. shaft speed and static pressure.

M-by-N матрица точек данных КПД для 2D интерполяции крутящего момента. КПД является отношением гидравлической энергии к механической энергии вала. M и N являются размерами соответствующих векторов:

  • M является числом элементов в параметре Shaft speed vector, w.

  • N является числом элементов в параметре Static pressure gain vector, Dp.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan parameterization на 2D tabulated data - flow rate vs. shaft speed and static pressure и Shaft power specification к Fan efficiency.

M-by-N матрица точек данных механической энергии для 2D интерполяции крутящего момента. Механическая энергия является степенью, которая управляет вентилятором. M и N являются размерами соответствующих векторов:

  • M является числом элементов в параметре Shaft speed vector, w. Элементы в первом столбце должны быть в строго порядке по возрастанию.

  • N является числом элементов в параметре Static pressure gain vector, Dp.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fan parameterization на 2D tabulated data - flow rate vs. shaft speed and static pressure и Shaft power specification к Brake power.

Геометрический масштабный коэффициент, чтобы увеличиться или уменьшить размер симулированного вентилятора от данной параметризации вентилятора. Масштабирование не может быть точным для масштабных коэффициентов, намного больше или намного меньших, чем 1.

Нормальное операционное направление вала. По умолчанию поток и перепад давления от порта A до порта B.

Площадь поперечного сечения сырого воздушного потока в вентиляторе вставляется.

Площадь поперечного сечения сырого воздушного потока при выходе вентилятора.

Примеры модели

Simple CPU Cooling System

Простая система охлаждения центрального процессора

Простая система охлаждения центрального процессора состоит из теплоотвода, вентилятора процессора и контроллеров вентиляторов. Тепло, выработанное центральным процессором, передается теплоотводу проводимостью, и это рассеивается к охлаждающемуся воздуху принудительным механизмом конвекции. Теплоотвод является параллельной пластиной пластины с прямоугольными пластинами между пластинами пластины. Вентилятор процессора перемещает воздух через теплоотвод путем вовлечения воздуха в решетку случая от внешнего и извлечения теплого воздуха изнутри. Модуль контроллера вентиляторов включает три уровня управления, представляя переключатель с 3 скоростями, согласно температуре ЦП. Для более низкой температуры ЦП уменьшена скорость вентилятора, и для более высокой температуры это увеличено.

Вопросы совместимости

развернуть все

Не рекомендуемый запуск в R2021b

Расширенные возможности

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

Смотрите также

|

Введенный в R2018b

[1] До R2021b эта установка была названа 2D tabulated data - flow rate and total efficiency vs. angular speed and static pressure.