Интерфейс между газовыми и механическими поступательными сетями
Simscape / Библиотека Основы / Газ / Элементы
Блок Translational Mechanical Converter (G) моделирует интерфейс между газовой сетью и механической поступательной сетью. Блок преобразует давление газа в механическую силу и наоборот. Это может использоваться в качестве базового блока для линейных приводов.
Конвертер содержит переменный объем газа. Давление и температура развивается на основе сжимаемости и тепловой способности этого объема газа. Параметр Mechanical orientation позволяет вам задать, приводит ли увеличение объема газа к положительному или отрицательному смещению порта R относительно порта C.
Порт A является портом сохранения газа, сопоставленным с входом конвертера. Порт H является тепловым портом сохранения, сопоставленным с температурой газа в конвертере. Порты R и C являются портами механической передачи, сопоставленными с движущимся интерфейсом и преобразованием регистра конвертера, соответственно.
Массовое уравнение сохранения похоже на это для блока Constant Volume Chamber (G) с дополнительным условием, связанным с изменением в объеме газа:
где:
частная производная массы объема газа относительно давления при постоянной температуре и объеме.
частная производная массы объема газа относительно температуры при постоянном давлении и объеме.
p я - давление объема газа. Давление в порте A принято равное этому давлению, p = p I.
T я - температура объема газа. Температура в порте H принята равная этой температуре, T H = T I.
ρ я - плотность объема газа.
V является объемом газа.
t время.
A является массовым расходом жидкости в порте A. Скорость потока жидкости, сопоставленная с портом, положительна, когда она течет в блок.
Уравнение энергосбережения также похоже на это для блока Constant Volume Chamber (G). Дополнительное условие составляет изменение в объеме газа, а также объем давления работает сделанный газом в движущемся интерфейсе:
где:
частная производная внутренней энергии объема газа относительно давления при постоянной температуре и объеме.
частная производная внутренней энергии объема газа относительно температуры при постоянном давлении и объеме.
ФA является энергетической скоростью потока жидкости в порте A.
Q H является уровнем теплового потока в порте H.
h я - определенная энтальпия объема газа.
Частные производные массового M и внутренней энергии U объема газа, относительно давления и температуры в постоянном объеме, зависят от газовой модели свойства. Для совершенных и полусовершенных газовых моделей уравнения:
где:
ρ я - плотность объема газа.
V является объемом газа.
h я - определенная энтальпия объема газа.
Z является фактором сжимаемости.
R является определенной газовой константой.
Пи c является удельной теплоемкостью при постоянном давлении объема газа.
Для действительной газовой модели, частных производных массового M и внутренней энергии U объема газа, относительно давления и температуры в постоянном объеме:
где:
β является изотермическим модулем объемной упругости объема газа.
α является изобарным тепловым коэффициентом расширения объема газа.
Объем газа зависит от смещения движущегося интерфейса:
где:
Мертвый V является мертвым объемом.
Int S является интерфейсной площадью поперечного сечения.
Int x является интерфейсным смещением.
Int ε является механическим коэффициентом ориентации. Если Mechanical orientation является Pressure at A causes positive displacement of R relative to C, int ε = 1. Если Mechanical orientation является Pressure at A causes negative displacement of R relative to C, int ε = –1.
Если вы соединяете конвертер с Мультисуставом, используйте входной порт физического сигнала p, чтобы определить перемещение порта R относительно порта C. В противном случае блок вычисляет интерфейсное смещение от относительных скоростей порта. Интерфейсное смещение является нулем, когда объем газа равен мертвому объему. Затем в зависимости от значения параметров Mechanical orientation:
Если Pressure at A causes positive displacement of R relative to C, интерфейсное смещение увеличивается, когда объем газа увеличивается с мертвого объема.
Если Pressure at A causes negative displacement of R relative to C, интерфейсное смещение уменьшается, когда объем газа увеличивается с мертвого объема.
Баланс силы через движущийся интерфейс на объеме газа
где:
Int F является силой от порта R до порта C.
ENV p является давлением среды.
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 Объемом газа.
Преобразование регистра конвертера совершенно твердо.
Нет никакого сопротивления потока между портом A и внутренней частью конвертера.
Нет никакого теплового сопротивления между портом H и внутренней частью конвертера.
Движущийся интерфейс отлично изолируется.
Блок не моделирует механические эффекты движущегося интерфейса, такие как жесткий упор, трение и инерция.
Rotational Mechanical Converter (G) | Translational Multibody Interface
