Fixed-Displacement Pump (IL)

Насос фиксированного смещения в изотермической жидкой системе

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Изотермическая Жидкость / Pumps & Motors

Описание

Блок Fixed-Displacement Pump (IL) моделирует насос со смещением постоянного объема. Жидкость может переместиться от порта A до порта B, названного прямым режимом, или от порта B до порта A, названного реверсным режимом. Операция режима насоса происходит, когда существует перепад давления в направлении потока. Моторная операция режима происходит, когда существует перепад давления в направлении потока.

Вращение вала соответствует знаку объема жидкости. Положительное жидкое смещение соответствует положительному вращению вала в прямом режиме. Отрицательное жидкое смещение соответствует отрицательной угловой скорости вала в прямом режиме.

Режимы работы

Блок имеет четыре режима работы. Рабочий режим зависит от перепада давления от порта A до порта B, Δp = p _B – p _A и скорость вращения, ω = ω _R – ω _C:

Режим 1, Прямой насос: Положительная угловая скорость вала вызывает увеличение давления от порта A до порта B, и теките из порта A к порту B.
Режим 2, Реверсивный мотор: Теките из порта B к причинам порта A уменьшение давления от B до A и отрицательной угловой скорости вала.
Режим 3, Реверсивный насос: Отрицательная угловая скорость вала вызывает увеличение давления от порта B до порта A, и теките из B к A.
Режим 4, Прямое движение: Теките из порта A к причинам B уменьшение давления от A до B и положительной угловой скорости вала.

Блок насоса имеет аналитичный, интерполяционная таблица и параметризация физического сигнала. При использовании табличных данных или входного сигнала для параметризации, можно принять решение охарактеризовать работу насоса на основе КПД или потерь.

Пороговый Pressure gain threshold for pump-motor transition параметров и Angular velocity threshold for pump-motor transition идентифицируют области, где численно сглаживавший переход потока между насосом операционные режимы может произойти. При давлении и порогах скорости вращения, выберите область перехода, которая обеспечивает некоторое поле для термина перехода, но которая мала достаточно относительно типичного перепада давления насоса и скорости вращения так, чтобы это не влияло на результаты вычисления.

Аналитический Leakage and friction parameterization

Если вы устанавливаете Leakage and friction parameterization на Analytical, блок вычисляет утечку и трение от постоянных значений скорости вала, перепада давления и момента трения. Уровень утечек, который коррелируется с перепадом давления по насосу, вычисляется как:

${\dot{m}}_{l e a k} = K ρ_{a v g} Δ p,$

где:

_Именем Δp является p _B – p _A.
ρ _{в среднем} является средней плотностью жидкости.
K является коэффициентом Хагена-Пуазейля за аналитическую потерю,

$K = \frac{D ω_{n o m} (1 - η_{v, n o m})}{Δ p_{n o m}},$
где:
- D является Displacement.
- _Именем ω является Nominal shaft angular velocity.
- η _{v, именем} является Volumetric efficiency at nominal conditions.
- _Именем Δp является Nominal pressure gain.

Момент трения, который связан с перепадом давления насоса, вычисляется как:

$τ_{f r} = (τ_{0} + k | Δ p |) \tanh (\frac{4 ω}{5 \times 10^{- 5} ω_{n o m}}),$

где:

τ ₀ является No-load torque.
k является моментом трения по сравнению с коэффициентом перепада давления в номинальном смещении, которое определяется из Mechanical efficiency at nominal conditions, _{ηm, nom}:

$k = \frac{τ_{f r, n o m} - τ_{0}}{Δ p_{n o m}} .$
_τfr,nom является моментом трения при номинальных условиях:

$τ_{f r, n o m} = (\frac{1 - η_{m, n o m}}{η_{m, n o m}}) D Δ p_{n o m} .$
ω является относительной угловой скоростью вала, или $ω_{R} - ω_{C}$ .

Параметризация табличных данных

При использовании табличных данных для КПД насоса или потерь, можно обеспечить данные для одного или нескольких из насоса операционные режимы. Знаки табличных данных определяют операционный режим блока. Когда данные обеспечиваются меньше чем для четырех операционных режимов, блок вычисляет данные о дополнении для другого режима (режимов) путем расширения определенных данных в остающиеся квадранты.

Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies параметризация

Уровень утечек вычисляется как:

${\dot{m}}_{l e a k} = {\dot{m}}_{l e a k, p u m p} (\frac{1 + α}{2}) + {\dot{m}}_{l e a k, m o t o r} (\frac{1 - α}{2}),$

где:

${\dot{m}}_{l e a k, p u m p} = (1 - η_{υ}) {\dot{m}}_{i d e a l}$
${\dot{m}}_{l e a k, m o t o r} = (η_{v} - 1) \dot{m}$

и η _v является объемным КПД, который интерполирован от обеспеченных пользователями табличных данных. Термин перехода, α,

$α = \tanh (\frac{4 Δ p}{Δ p_{t h r e s h o l d}}) \tanh (\frac{4 ω}{ω_{t h r e s h o l d}}),$

где:

Δp является p _B – p _A.
_{Порогом} p является Pressure gain threshold for pump-motor transition.
ω является ω _R – ω _C.
_{Порогом} ω является Angular velocity threshold for pump-motor transition.

Момент трения вычисляется как:

$τ_{f r} = τ_{f r, p u m p} (\frac{1 + α}{2}) + τ_{f r, m o t o r} (\frac{1 - α}{2}),$

где:

$τ_{f r, p u m p} = (1 - η_{m}) τ$
$τ_{f r, m o t o r} = (η_{m} - 1) τ_{i d e a l}$

и η _m является механическим КПД, который интерполирован от обеспеченных пользователями табличных данных.

Tabulated data - volumetric and mechanical losses параметризация

Уровень утечек вычисляется как:

${\dot{m}}_{l e a k} = ρ_{a v g} q_{l o s s} (Δ p, ω),$

где _потеря q интерполирована от параметра Volumetric loss table, q_loss(dp,w), который основан на предоставленных пользователями данных для перепада давления, угловой скорости вала и жидкого объемного смещения.

Момент трения вала вычисляется как:

$τ_{f r} = τ_{l o s s} (Δ p, ω),$

где _потеря τ интерполирована от параметра Mechanical loss table, torque_loss(dp,w), который основан на предоставленных пользователями данных для перепада давления и угловой скорости вала.

Параметризация входного сигнала

Когда вы выбираете Input signal - volumetric and mechanical efficiencies, порты EV и EM включены. Внутренняя утечка и трение вала вычисляются таким же образом как Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies параметризация, за исключением того, что η _v и η _m получены непосредственно в портах EV и EM, соответственно.

Когда вы выбираете Input signal - volumetric and mechanical losses, порты LV и LM включены. Эти порты получают утечку и момент трения как положительные физические сигналы. Уровень утечек вычисляется как:

${\dot{m}}_{l e a k} = ρ_{a v g} q_{L V} \tanh (\frac{4 Δ p}{p_{t h r e s h}}),$

где:

_LV q является утечкой, полученной в порте LV.
p _{молотит}, параметр Pressure gain threshold for pump-motor transition.

Момент трения вычисляется как:

$τ_{f r} = τ_{L M} \tanh (\frac{4 ω}{ω_{t h r e s h}}),$

где

τ _LM является моментом трения, полученным в порте LM.
ω _{молотит}, параметр Angular velocity threshold for pump-motor transition.

Объемная область значений и область значений механического КПД между пользовательскими заданными минимальными и максимальными значениями. Любые значения ниже или выше, чем эта область значений возьмут минимальные и максимальные заданные значения, соответственно.

Накачайте операцию

Скорость потока жидкости насоса:

$\dot{m} = {\dot{m}}_{i d e a l} - {\dot{m}}_{l e a k},$

где ${\dot{m}}_{i d e a l} = ρ_{a v g} D \cdot ω .$

Крутящий момент насоса:

$τ = τ_{i d e a l} + τ_{f r},$

где $τ_{i d e a l} = D \cdot Δ p .$

Механическая энергия, обеспеченная валом насоса:

$φ_{m e c h} = τ ω,$

и гидравлическая мощность насоса:

$φ_{h y d} = \frac{Δ p \dot{m}}{ρ_{a v g}} .$

Если требуется знать, действует ли блок вне предоставленных табличных данных, можно установить Check if operating beyond the quadrants of supplied tabulated data на Warning получить предупреждение, если это происходит, или Error остановить симуляцию, когда это происходит. Для параметризации входным сигналом за объемные или механические потери вы можете быть уведомлены, если симуляция превосходит рабочие режимы параметром Check if operating beyond pump mode.

Можно также контролировать функциональность насоса. Установите Check if pressures are less than pump minimum pressure на Warning получить предупреждение, если это происходит, или Error остановить симуляцию, когда это происходит.

Предопределенная параметризация

Предварительная параметризация блока Fixed-Displacement Pump (IL) с данными производителя доступна. Эти данные позволяют вам моделировать определенный компонент поставщика.

Загружать предопределенную параметризацию,

Нажмите гиперссылку "Select a predefined parameterization" в диалоговом описании блока Fixed-Displacement Pump (IL).
Выберите часть из выпадающего меню и нажмите Update block with selected part.
Если вы изменяете какие-либо установки параметров после загрузки параметризации, можно проверять изменения путем нажатия на Compare block settings with selected part. Любое различие в настройках между блоком и предопределенной параметризацией отобразится в окне команды MATLAB.

Примечание

Предопределенная параметризация компонентов Simscape использует доступные источники данных для предоставления значений параметров. Техническое решение и упрощение предположений используются, чтобы заполнить для недостающих данных. В результате отклонения между симулированным и фактическим физическим поведением должны ожидаться. Чтобы гарантировать необходимую точность, необходимо подтвердить симулированное поведение против экспериментальных данных и совершенствовать модели компонента по мере необходимости.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Жидкая запись или выходной порт к насосу.

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Жидкая запись или выходной порт к насосу.

`R` — Механический порт
вращательное механическое устройство

Вращение угловой скорости вала и крутящего момента.

`C` — Механический порт
вращательное механическое устройство

Накачайте случающуюся скорость вращения и крутящий момент.

Входной параметр

развернуть все

`EV` — Объемный КПД
физический сигнал

Накачайте КПД для жидкого смещения в виде физического сигнала. Значение должно быть между 0 и 1.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Leakage and friction parameterization на Input signal - volumetric and mechanical efficiencies.

`EM` — Механический КПД
физический сигнал

Накачайте КПД для механического предоставления энергии в виде физического сигнала. Значение должно быть между 0 и 1.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Leakage and friction parameterization на Input signal - volumetric and mechanical efficiencies.

`LV` — Уровень утечек, `m^3/s`
физический сигнал

Накачайте объемные потери в м^3/c в виде физического сигнала.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Leakage and friction parameterization на Input signal - volumetric and mechanical losses.

`LM` — Момент трения, `N*m`
физический сигнал

Накачайте механические потери в N*m в виде физического сигнала.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Leakage and friction parameterization на Input signal - volumetric and mechanical losses.

Параметры

развернуть все

`Leakage and friction parameterization` — Метод вычисления уровня утечек и момента трения
`Analytical` (значение по умолчанию) | `Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies` | `Tabulated data - volumetric and mechanical losses` | `Input signal - volumetric and mechanical efficiencies` | `Input signal - volumetric and mechanical losses`

Параметризация характеристик утечки и трения насоса.

В Analytical параметризация, уровень утечек и момент трения вычисляются аналитическими уравнениями.
В Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies параметризация, объемное и механический КПД вычислены от предоставленного пользователями Pressure gain vector, dp и параметров Shaft angular velocity vector, w и интерполированы из 2D зависимых таблиц Volumetric efficiency table, e_v(dp,w) и Mechanical efficiency table, e_m(dp,w).
В Tabulated data - volumetric and mechanical loss параметризация, уровень утечек и момент трения вычислены от предоставленного пользователями Pressure gain vector, dp и параметров Shaft angular velocity vector, w и интерполированы из 2D зависимых таблиц Volumetric loss table, q_loss(dp,w) и Mechanical loss table, torque_loss(dp,w).
В Input signal - volumetric and mechanical efficiencies параметризация, объемное и механический КПД получены как физические сигналы в портах EV и EM, соответственно.
В Input signal - volumetric and mechanical loss параметризация, уровень утечек и трение крутящего момента получены как физические сигналы в портах LV и LM, соответственно.

`Displacement` — Смещение жидкости фиксированного объема
`30 cm^3/rev` (значение по умолчанию) | скаляр

Количество жидкости перемещено валом, вращающимся под номинальными или типичными условиями работы.