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Fixed-Displacement Pump (IL)

等温流体网络中的恒排量泵。

类型: EngeeFluids.IsothermalLiquid.Turbomachinery.FixedDisplacementPump

fixed displacement pump il

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Pumps & Motors/Fixed-Displacement Pump (IL)

说明

定量泵 (IL)* 单元模拟定量泵。流体可以从端口 A 流向端口 B（正向模式）或从端口 B 流向端口 A（反向模式）。当压力沿流动方向增加时，泵模式开始运行。当压力沿流动方向下降时，液压马达工作。

fixed displacement pump il 1

该装置有四种运行模式。运行模式取决于从端口 A 到端口 B 的压降 和角速度 ：

  • 模式 1，正向泵模式：正向轴角速度导致压力从端口 A 上升至端口 B，流量从端口 A 流入端口 B。

  • 模式 2，反向液压马达模式：流量从端口 B 流入端口 A，导致压力从端口 B 降至端口 A，轴角速度为负值。

  • 模式 3，反向泵模式： 负轴角速度导致从端口 B 到端口 A 的压力增加，流量从端口 B 到端口 A。

  • 模式 4，正向液压马达模式：流量从端口 A 流向端口 B ，导致压力从端口 A 减小至端口 B，轴角速度为正。

泵装置具有分析参数化、表格参数化和通过输入信号进行参数化的功能。使用表格数据或输入信号进行参数设置时，可选择基于效率或容积损失和机械损失的泵性能特征。

泵-电机转换的压力增益阈值*和泵-电机转换的角速度阈值*这两个阈值参数定义了泵模式之间可以发生数值平滑流量转换的区域。选择一个过渡区域，该区域应为过渡项提供一定的余量，但与压力和角速度有关的余量应足够小，以免影响计算结果。

泄漏和摩擦扭矩的分析参数化

如果将*泄漏和摩擦参数化*设置为 "分析"，设备将根据轴速、压力增益、机械效率和容积效率的额定值计算泄漏和摩擦扭矩。泄漏率取决于泵上的压降，计算公式为

其中

  • ;

  • - 是液体的平均密度；

  • - 用于计算分析损失的哈根-普瓦耶系数：

    其中

    • - 是*位移*参数的值；

    • - 是*名义轴角速度*参数的值；

    • - 参数值 额定条件下的容积效率；

    • - 参数值 额定压力增益。

摩擦扭矩与泵的压降有关，计算公式如下：

其中

  • - 是*空载扭矩*参数的值；

  • - 名义工作容积下摩擦力矩与压力的关系系数，由 * 名义条件下的机械效率 * 参数值决定， ：

    其中 为额定条件下的摩擦扭矩：

  • - 轴角速度，或 。

参数化表格数据

使用泵效率或损耗的表格数据时，可提供一种或多种运行模式的数据。表格数据的符号定义了设备的运行模式。如果提供的数据少于四种运行模式，则设备会通过将给定数据扩展到其余象限来计算其他模式的附加数据。

*表格数据 - 容积效率和机械效率的参数化。

如果*泄漏和摩擦参数化*设置为 "表格数据 - 容积效率和机械效率"，程序块将使用表格数据对容积效率和机械效率进行参数化。

泄漏流量为

其中

  • ;

  • ;

  • - 容积效率，根据用户提供的表格数据推算；

  • - 过渡项，表示

    其中

    • ;

    • - 是参数 *泵-电机转换的压力增益阈值 * 的值；

    • ;

    • - 参数值 泵-电机转换的角速度阈值。

摩擦扭矩等于

其中

  • ;

  • ;

  • - 机械效率，根据用户提供的表格数据推算。

*表格数据 - 容积损失和机械损失的参数化。

如果*泄漏和摩擦参数化*设置为 "表格数据 - 容积损失和机械损失"，设备将使用表格数据对容积损失和机械损失进行参数化。

泄漏流量为

其中 是根据 * 体积损失表参数 q_loss(dp,w)* 进行的插值。

轴摩擦扭矩等于

其中 是根据用户提供的压降和轴角速度数据对*机械损耗表参数 Torque_loss(dp,w)*进行的插值。

通过输入信号进行参数化

当*泄漏和摩擦参数化*设置为 "输入信号 - 容积效率和机械效率 "时，EV 和 EM*端口将启用。内部泄漏和轴摩擦的计算方法与 "制表数据 - 容积效率和机械效率 "参数化相同，只是 和 的值分别直接输入到 *EV 和 EM 端口。

如果*泄漏和摩擦参数化*设置为 "输入信号 - 容积损失和机械损失"，则*LV* 和 *LM*端口将启用。这些端口接收正标量的泄漏流量和摩擦力矩值。泄漏流量的计算公式为

其中

  • - 是在 LV 端口获得的泄漏体积流量；

  • - 是*泵-电机转换*的压力增益阈值。

摩擦扭矩的计算公式为

其中

  • - 是 LM 端口获得的摩擦扭矩；

  • - 是参数*泵-电机转换的角速度阈值*的值。

容积效率和机械效率在用户定义的最小值和最大值之间变化。任何低于或高于此范围的值都将分别取最小和最大设定值。

泵运行

泵的流速为

其中 .

泵的扭矩为

其中 .

泵轴产生的机械功率为：

泵的液压功率为

如果您想知道设备是否超出提供的表格数据范围运行，可以将 检查是否超出提供的表格数据范围 设为 "错误"，以便在这种情况下停止模拟。通过输入信号对容积损失或机械损失进行参数设置时，如果模拟超出了电机运行模式的范围，可以使用参数 检查是否超出电机运行模式 来通知您。

还可以监控泵的功能。将 检查压力是否小于泵的最小压力 设为 "错误"，以便在输出压力小于最小设定点时停止模拟。

端口

非定向

# A — 等温液体端口
等温液体

Details

泵的流体入口或出口。

程序使用名称

port_a

# B — 等温液体端口
等温液体

Details

泵的流体入口或出口。

程序使用名称

port_b

# R — 机械端口
旋转机械

Details

轴的旋转角速度和扭矩。

程序使用名称

rod_flange

# C — 机械端口
旋转机械

Details

物体的角速度和扭矩。

程序使用名称

case_flange

输入

# 电动车 — 容积效率
尺度

Details

以标量形式指定的容积效率。数值范围必须在 0 到 1 之间。

依赖关系

要使用此端口，请将 泄漏和摩擦参数化 设置为 "输入信号 - 容积效率和机械效率"。

数据类型

Float64"。
复数支持

无

# EM — 机械效率
尺度

Details

泵的机械效率，以标量形式给出。数值范围必须在 0 到 1 之间。

依赖关系

要使用此端口，请将*泄漏和摩擦参数化*设置为 "输入信号 - 容积效率和机械效率"。

数据类型

Float64"。
复数支持

无

# LV — 泄漏体积流量
尺度

Details

泵的容积损失，单位 m3/s，以标量形式给出。

依赖关系

要使用此端口，请将*泄漏和摩擦参数化*设置为 "输入信号 - 容积损失和机械损失"。

数据类型

Float64"。
复数支持

无

# LM — 摩擦扭矩
尺度

Details

泵的机械损耗（单位 N-m），以标量形式表示。

依赖关系

要使用此端口，请将*泄漏和摩擦参数化*设置为 "输入信号 - 容积损失和机械损失"。

数据类型

Float64"。
复数支持

无

参数

参数

# Leakage and friction parameterization — 计算泄漏流量和摩擦扭矩的方法
Analytical | Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies | Tabulated data - volumetric and mechanical losses | Input signal - volumetric and mechanical efficiencies | Input signal - volumetric and mechanical losses

Details

液压马达泄漏和摩擦特性的参数化。

  • 分析"--使用分析方程计算泄漏流量和摩擦扭矩。

  • 制表数据 - 容积效率和机械效率` - 容积效率和机械效率根据用户定义的参数 压力增益矢量 dp 和 轴角速度矢量 w 计算，并从相应的二维表 *容积效率表 e_v(dp,w)*和 *机械效率表 e_m(dp,w)*中插值。

  • 表格数据 - 容积损失和机械损失" - 泄露流量和摩擦扭矩由用户定义的参数 压力增益矢量 dp 和 轴角速度矢量 w 计算得出，并由相应的二维表格 容积损失表 q_loss(dp,w) 和 机械损失表 torque_loss(dp,w) 插值得出。

  • 输入信号 - 容积效率和机械效率" - 容积效率和机械效率分别作为信号输入 EV 和 EM 端口。

  • 输入信号 - 容积损失和机械损失"- 泄漏流量和摩擦扭矩分别作为信号输入 LV 和 LM 端口。

值

Analytical | Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies | Tabulated data - volumetric and mechanical losses | Input signal - volumetric and mechanical efficiencies | Input signal - volumetric and mechanical losses
默认值

Analytical
程序使用名称

leakage_and_friction_parameterization_pump
可计算

无

# Displacement — 工作容积
l/rad | l/rev | gal/rad | gal/rev | igal/rad | m^3/deg | m^3/rad | m^3/rev | cm^3/rad | cm^3/rev | mm^3/rad | km^3/rad | ft^3/rad | in^3/deg | in^3/rad | in^3/rev | N*m/Pa/rad | N*m/bar/rad | lbf*ft/psi/rad

Details

在额定或典型工作条件下，旋转轴所排出的流体量。

计量单位

l/rad | l/rev | gal/rad | gal/rev | igal/rad | m^3/deg | m^3/rad | m^3/rev | cm^3/rad | cm^3/rev | mm^3/rad | km^3/rad | ft^3/rad | in^3/deg | in^3/rad | in^3/rev | N*m/Pa/rad | N*m/bar/rad | lbf*ft/psi/rad
默认值

30.0 cm^3/rev
程序使用名称

displacement
可计算

是

# Nominal shaft angular velocity — 轴的名义角速度
rpm | deg/s | rad/s

Details

轴在额定工作条件下的角速度。

依赖关系

要使用该参数，请将*泄漏和摩擦参数化*设置为 "分析"。

计量单位

rpm | deg/s | rad/s
默认值

1800.0 rpm
程序使用名称

w_nominal
可计算

是

# Nominal pressure gain — 流体入口和出口之间的额定压力增幅
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

在额定工作条件下泵入口和出口之间的压力增加值。

依赖关系

要使用此参数，请将 * 泄漏和摩擦参数化 * 设置为 "分析"。

计量单位

Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar
默认值

10.0 MPa
程序使用名称

p_nominal
可计算

是

# Volumetric efficiency at nominal conditions — 容积效率

Details

在额定条件下，实际流量与理想流量之比。

依赖关系

要使用该参数，请将*泄漏和摩擦参数化*设置为 "分析"。

默认值

0.92
程序使用名称

nominal_volumetric_efficiency
可计算

是

# Mechanical efficiency at nominal conditions — 额定条件下的机械效率

Details

实际扭矩与额定条件下产生的理想扭矩之比。

依赖关系

要使用该参数，请将*泄漏和摩擦参数化*设置为 "分析"。

默认值

0.88
程序使用名称

nominal_mechanical_efficiency
可计算

是

# No-load torque — 静止摩擦扭矩
N*m | mN*m | lbf*ft

Details

克服密封摩擦的最小扭矩值。

依赖关系

要使用该参数，请将*泄漏和摩擦参数化*设置为 "分析"。

计量单位

N*m | mN*m | lbf*ft
默认值

0.0 N*m
程序使用名称

no_load_torque
可计算

是

# Pressure gain vector; dp — 表格参数化的增压值矢量
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

表格参数化泄漏和扭矩摩擦的压力增加值矢量。矢量元素必须按升序排列。

依赖关系

要使用此参数，请将*泄漏和摩擦参数化*设为 "表格数据 - 容积效率和机械效率"。

计量单位

Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar
默认值

[0.1, 1.0, 2.0] MPa
程序使用名称

delta_p_vector_efficiency
可计算

是

# Shaft angular velocity vector; w — 用于表格参数化的角速度值矢量
rpm | deg/s | rad/s

Details

用于表格式化泄漏和摩擦力矩参数的角速度数据矢量。矢量元素必须按升序排列。

依赖关系

要使用此参数，请将*泄漏和摩擦参数化*设为 "制表数据 - 容积效率和机械效率"。

计量单位

rpm | deg/s | rad/s
默认值

[250.0, 500.0, 1000.0, 2000.0, 3000.0, 4000.0] rpm
程序使用名称

w_vector_efficiency
可计算

是

# Volumetric efficiency table; e_v(dp;w) — 容积效率表

Details

矩阵 ， 给定流体压力和轴旋转角速度增加时的容积效率。程序块在表格元素之间使用线性插值。

和 是相应矢量的尺寸：

  • - 压力增益矢量 dp* 中的元素数。

  • - 角速度矢量 轴角速度矢量中的元素个数，w。

依赖关系

要使用该参数，请将*泄漏和摩擦参数化*参数设置为 "制表数据 - 容积效率和机械效率"。

默认值

[0.816 0.908 0.954 0.977 0.981 0.984; 0.325 0.663 0.831 0.916 0.925 0.946; 0.137 0.568 0.78 0.892 0.893 0.910]
程序使用名称

volumetric_efficiency_matrix
可计算

是

# Mechanical efficiency table; e_m(dp;w) — 机械效率表

Details

矩阵 给定流体压力和轴角速度增加时的机械效率。程序块在表格元素之间使用线性插值。 和 是相应矢量的尺寸：

  • - 压力增益矢量 dp* 中的元素数。

  • - 角速度矢量 轴角速度矢量中的元素个数，w。

依赖关系

要使用该参数，请将*泄漏和摩擦参数化*参数设置为 "制表数据 - 容积效率和机械效率"。

默认值

[0.996 0.996 0.996 0.996 0.996 0.996; 0.988 0.989 0.989 0.989 0.989 0.990; 0.981 0.981 0.982 0.982 0.983 0.984]
程序使用名称

mechanical_efficiency_matrix
可计算

是

# Pressure gain vector; dp — 表格参数化的增压值矢量
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

表格参数化泄漏和扭矩摩擦的压力增加值矢量。矢量元素必须按升序排列。

依赖关系

要使用此参数，请将*泄漏和摩擦参数化*设为 "表格数据 - 体积和机械损失"。

计量单位

Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar
默认值

[0.1, 1.0, 2.0] MPa
程序使用名称

delta_p_vector_loss
可计算

是

# Shaft angular velocity vector; w — 用于表格参数化的角速度值矢量
rpm | deg/s | rad/s

Details

用于表格式化泄漏和摩擦力矩参数的角速度数据矢量。矢量元素必须按升序排列。

依赖关系

要使用此参数，请将*泄漏和摩擦参数化*设为 "制表数据 - 体积和机械损失"。

计量单位

rpm | deg/s | rad/s
默认值

[250.0, 500.0, 1000.0, 2000.0, 3000.0, 4000.0] rpm
程序使用名称

w_vector_loss
可计算

是

# Volumetric loss table; q_loss(dp;w) — 表格参数化的体积损失
m^3/s | m^3/h | cm^3/s | mm^3/s | ft^3/s | lpm | l/s | gpm | gal/s | gal/h

Details

矩阵 ，用于 给定流体压力和轴角速度增加时的体积损失。该模块使用表格元素之间的线性插值。

和 是相应矢量的尺寸：

  • - 压力增益矢量 dp* 中的元素数。

  • - 轴角速度矢量 w* 中的元素个数。

依赖关系

要使用该参数，请将*泄漏和摩擦参数化*参数设置为 "制表数据 - 容积损失和机械损失"。

计量单位

m^3/s | m^3/h | cm^3/s | mm^3/s | ft^3/s | lpm | l/s | gpm | gal/s | gal/h
默认值

1e-3*[0.0230 0.0230 0.0230 0.0230 0.0285 0.0320; 0.0844 0.0842 0.0845 0.0840 0.1125 0.1080; 0.1079 0.1080 0.1100 0.1080 0.1605 0.1800] m^3/s
程序使用名称

volumetric_loss_matrix
可计算

是

# Mechanical loss table; torque_loss(dp;w) — 表格参数化的机械损失
N*m | mN*m | lbf*ft

Details

矩阵 给定流体压力和轴角速度增加时的机械损失。

该程序块在表格元素之间使用线性插值。 和 是相应矢量的尺寸：

  • - 压力增益矢量 dp* 中的元素数。

  • - 角速度矢量 轴角速度矢量中的元素个数，w。

依赖关系

要使用该参数，请将*泄漏和摩擦参数化*参数设置为 "制表数据 - 容积损失和机械损失"。

计量单位

N*m | mN*m | lbf*ft
默认值

[0.0020 0.0020 0.0020 0.0020 0.0020 0.0020; 0.0607 0.0556 0.0556 0.0556 0.0556 0.0505; 0.1937 0.1937 0.1833 0.1833 0.1729 0.1626] N*m
程序使用名称

mechanical_loss_matrix
可计算

是

# Minimum volumetric efficiency — 最低容积效率

Details

容积效率的最小值。如果输入标量低于该值，则容积效率将设置为最小容积效率值。

依赖关系

要使用该参数，请将*泄漏和摩擦参数化*参数设置为 "输入信号 - 容积效率和机械效率"。

默认值

1e-3
程序使用名称

min_volumetric_efficiency
可计算

是

# Maximum volumetric efficiency — 最大容积效率

Details

容积效率的最大值。如果输入信号超过该值，容积效率将设置为最大容积效率值。

依赖关系

要使用此参数，请将*泄漏和摩擦参数化*设置为 "输入信号 - 容积效率和机械效率"。

默认值

1.0
程序使用名称

max_volumetric_efficiency
可计算

是

# Minimum mechanical efficiency — 最低机械效率

Details

机械效率的最小值。如果输入信号低于该值，机械效率将被设置为最小机械效率值。

依赖关系

要使用该参数，请将*泄漏和摩擦参数化*设置为 "输入信号 - 容积效率和机械效率"。

默认值

1e-3
程序使用名称

min_mechanical_efficiency
可计算

是

# Maximum mechanical efficiency — 最大机械效率

Details

机械效率的最大值。如果输入信号高于该值，机械效率将被设置为最大机械效率值。

依赖关系

要使用该参数，请将*泄漏和摩擦参数化*设置为 "输入信号 - 容积效率和机械效率"。

默认值

1.0
程序使用名称

max_mechanical_efficiency
可计算

是

# Pressure gain threshold for pump-motor transition — 瞬态运行的阈值压力
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

泵和电机运行之间过渡的阈值增压。过渡区域被定义为介于阈值压力增加值正值和负值之间的 0 MPa 区域。在该区域内，计算出的泄漏率和摩擦扭矩根据过渡项 进行修正，以确保从一种模式平稳过渡到另一种模式。

依赖关系

要使用该参数，请将 *泄漏和摩擦参数化 * 设置为其中一个值：

  • 制表数据 - 容积效率和机械效率"；

  • 输入信号 - 容积效率和机械效率"；

  • 输入信号 - 容积损失和机械损失"。

计量单位

Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar
默认值

1e-3 MPa
程序使用名称

p_threshold
可计算

是

# Angular velocity threshold for pump-motor transition — 瞬态模式的阈值角速度
rpm | deg/s | rad/s

Details

泵和液压马达运行之间的角速度阈值。过渡区域定义在角速度阈值的正值和负值之间的 0 rpm 附近。在该区域内，计算出的泄漏率和摩擦扭矩将根据过渡项 进行修正，以确保从一种模式平稳过渡到另一种模式。

依赖关系

要使用该参数，请将*泄漏和摩擦参数化*设置为其中一个值：

  • 制表数据 - 容积效率和机械效率"；

  • 输入信号 - 容积效率和机械效率"；

  • 输入信号 - 容积损失和机械损失"。

计量单位

rpm | deg/s | rad/s
默认值

100.0 rpm
程序使用名称

w_threshold
可计算

是

# Check if operating beyond the range of supplied tabulated data — 报告数据超限
None | Error

Details

选择 "错误"，当程序块使用的数值超出所提供的数据范围时停止模拟。

如果*泄漏和摩擦参数化*设置为 "制表数据 - 扭矩和速度"，该参数还会检查程序块是否在 "NaN "值范围内运行。

依赖关系

要使用该参数，请将*泄漏和摩擦参数化*设置为其中一个值：

  • 表列数据 - 容积效率和机械效率"；

  • 制表数据 - 容积损失和机械损失"。

值

None | Error
默认值

None
程序使用名称

supplied_range_assert_action
可计算

无

# Check if operating beyond pump mode — 关于机组在泵模式之外运行的信息
None | Error

Details

当设备在正向或反向泵模式下运行时，选择 "错误 "可停止模拟。

依赖关系

要使用此参数，请将*泄漏和摩擦参数化*设置为 "输入信号 - 容积损失和机械损失"。

值

None | Error
默认值

None
程序使用名称

operating_mode_assert_action
可计算

无

# Check if pressures are less than pump minimum pressure — 泵出口处出现低流体压力信息
None | Error

Details

选择 "错误 "可在出口压力低于最小设定点时停止模拟。

当流体压力降至流体蒸汽压力以下时，该参数有助于识别气蚀的潜在条件。

值

None | Error
默认值

None
程序使用名称

pressure_assert_action
可计算

无

# Pump minimum pressure — 泵出口允许压力的下限
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

泵允许的入口或出口压力下限。

依赖关系

要使用此参数，请将 *检查压力是否小于泵的最小压力 * 设置为 "错误"。

计量单位

Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar
默认值

0.101325 MPa
程序使用名称

p_valid_min
可计算

是