Интерфейс между сырым воздухом и сетями вращательного механического устройства
Simscape / Библиотека Основы / Сырой Воздух / Элементы
Блок Rotational Mechanical Converter (MA) моделирует интерфейс между сырой воздушной сетью и сетью вращательного механического устройства. Блок преобразует сырое давление воздуха в механический крутящий момент и наоборот. Можно использовать его в качестве базового блока для ротационных приводов.
Конвертер содержит переменный объем сырого воздуха. Давление и температура развивается на основе сжимаемости и тепловой способности этого сырого воздушного объема. Жидкая вода уплотняет из сырого воздушного объема, когда это достигает насыщения. Параметр Mechanical orientation позволяет вам задать, приводит ли увеличение сырого воздушного объема в конвертере к положительному или отрицательному вращению порта R относительно порта C.
Уравнения блока используют эти символы. Индексы aW, и g укажите на свойства сухого воздуха, водяного пара, и проследите газ, соответственно. Индекс ws указывает на водяной пар в насыщении. Индексы AH, и S укажите на соответствующий порт. Индекс I указывает на свойства внутреннего сырого воздушного объема.
| Массовый расход жидкости | |
| Φ | Энергетическая скорость потока жидкости |
| Q | Уровень теплового потока |
| p | Давление |
| ρ | Плотность |
| R | Определенная газовая константа |
| V | Объем сырого воздуха в конвертере |
| c v | Удельная теплоемкость в постоянном объеме |
| h | Определенная энтальпия |
| u | Определенная внутренняя энергия |
| x | Массовая часть (x w является удельной влажностью, которая является другим термином для части массы водяного пара), |
| y | Мольная доля |
| φ | Относительная влажность |
| r | Отношение влажности |
| T | Температура |
| t | Время |
Уровни чистого потока в сырой воздушный объем в конвертере
где:
уплотните уровень конденсации.
Φ уплотняет, уровень энергетической потери от сжатой воды.
Φ S является уровнем энергии, добавленной источниками газа трассировки и влажности. и массовые расходы жидкости воды и газа, соответственно, через порт S. Значения , , и Φ S определяется влажностью и прослеживает газовые источники, соединенные с портом S конвертера.
Сохранение массы водяного пара связывает массовый расход жидкости водяного пара с динамикой уровня влажности во внутреннем сыром воздушном объеме:
Точно так же проследите газовое массовое сохранение, связывает массовый расход жидкости газа трассировки с динамикой уровня газа трассировки во внутреннем сыром воздушном объеме:
Сохранение массы смеси связывает массовый расход жидкости смеси с динамикой давления, температуры и массовых частей внутреннего сырого воздушного объема:
где скорость изменения объема конвертера.
Наконец, энергосбережение связывает энергетическую скорость потока жидкости с динамикой давления, температуры и массовых частей внутреннего сырого воздушного объема:
Уравнение состояния связывает плотность смеси с давлением и температурой:
Смесь определенная газовая константа
Объем конвертера зависит от вращения движущегося интерфейса:
где:
Мертвый V является мертвым объемом.
Int D является интерфейсным смещением объема.
Int θ является интерфейсным вращением.
Int ε является механическим коэффициентом ориентации. Если Mechanical orientation является Pressure at A causes positive rotation of R relative to C, int ε = 1. Если Mechanical orientation является Pressure at A causes negative rotation of R relative to C, int ε = –1.
Если вы соединяете конвертер с Мультисуставом, используйте входной порт физического сигнала q, чтобы задать вращение порта R относительно порта C. В противном случае блок вычисляет интерфейсное вращение от относительных скоростей вращения порта. Интерфейсное вращение является нулем, когда сырой воздушный объем в конвертере равен мертвому объему. Затем в зависимости от значения параметров Mechanical orientation:
Если Pressure at A causes positive rotation of R relative to C, интерфейсное вращение увеличивается, когда сырой воздушный объем увеличивается с мертвого объема.
Если Pressure at A causes negative rotation of R relative to C, интерфейсное вращение уменьшается, когда сырой воздушный объем увеличивается с мертвого объема.
Баланс крутящего момента в механическом интерфейсе
где:
Int τ является крутящим моментом от порта R до порта C.
ENV p является давлением среды.
Сопротивление потока и тепловое сопротивление не моделируются в конвертере:
Когда сырой воздушный объем достигает насыщения, конденсация может произойти. Удельная влажность в насыщении
где:
φ ws является относительной влажностью в насыщении (обычно 1).
p wsI является давлением насыщения водяного пара, оцененным в T I.
Уровень конденсации
то, где τ уплотняет, является значением параметра Condensation time constant.
Сжатая вода вычтена из сырого воздушного объема, как показано в уравнениях сохранения. Энергия, сопоставленная со сжатой водой,
где Δh Вапи является определенной энтальпией испарения, оцененного в T I.
Другая влажность и количества газа трассировки связаны друг с другом можно следующим образом:
Чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для переменных в блоках до симуляции, используйте вкладку Variables в диалоговом окне блока (или раздел Variables в блоке Property Inspector). Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Переменных в блоках и Начальные условия для Блоков с Конечным Сырым Воздушным Объемом.
Преобразование регистра конвертера совершенно твердо.
Сопротивление потока между входом конвертера и сырым воздушным объемом не моделируется. Соедините блок Local Restriction (MA) или блок Flow Resistance (MA) к порту A к падению давления модели, сопоставленному с входом.
Тепловое сопротивление между портом H и сырым воздушным объемом не моделируется. Используйте Тепловые библиотечные блоки, чтобы смоделировать тепловые сопротивления между сырой воздушной смесью и средой, включая любые термальные эффекты стены емкости.
Движущийся интерфейс отлично изолируется.
Блок не моделирует механические эффекты движущегося интерфейса, такие как жесткие упоры, трение и инерция.
