Fixed-Displacement Motor (TL)

导热液体网络中的恒定排量液压马达。

类型: EngeeFluids.ThermalLiquid.Turbomachinery.FixedDisplacementMotor

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Fluids/Thermal Liquid/Pumps & Motors/Fixed-Displacement Motor (TL)

说明

固定排量马达（TL）装置是从导热液体网络中接收能量并将其传递给机械旋转系统的装置。液压马达的工作容积固定为一个恒定值，可通过参数 *Displacement .

端口 A 和 B 代表液压马达的入口。端口 R 和 C 代表传动轴和液压马达外壳。流体可以从*A* 端口流向*B* 端口（正向模式）或从*B* 端口流向*A* 端口（反向模式）。当压力沿流动方向下降时，即为液压马达模式。当流动方向的压力升高时，则实现泵模式。

操作模式

fixed displacement motor il 1

设备有四种运行模式。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 下降到端口 B，并产生正的轴角速度。
模式 2，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 3，反向液压马达模式：流量从*B*口流向*A*口，导致*B*口流向*A*口的压力降低，轴角速度为负值。
模式 4，正向泵模式：正向轴角速度导致从端口 A 到端口 B 的压力增加，以及从端口 A 到端口 B 的流量增加。

与系统的时间常数相比，液压马达的时间常数可忽略不计。假定液压马达几乎在瞬间达到稳态，并将其视为准稳态元件。

能量守恒

液压马达所做的机械功与能量交换有关。能量守恒方程的形式为

其中

和分别为端口 A 和 B 的能量流；
- 液压马达的液压功率。它是液压马达端口之间压差的函数：。

液压马达的机械功率由扭矩和角速度确定：

流量和扭矩

液压马达的质量流量为

其中

- 是实际质量流量；
- 理想质量流量；
- 内部泄漏的质量流量。

液压马达的扭矩为

其中

- 是实际扭矩；
- 理想扭矩；
- 摩擦扭矩。

理想流量和理想扭矩的计算公式为

其中

- 是导热液体 A 和 B 口中液体密度的平均值；
- 参数值 Displacement ;
- 轴旋转的角速度；
- 从入口到出口的压降。

泄漏和摩擦扭矩的分析参数化

如果参数 Leakage and friction parameterization 设置为 "分析 "时，设备将根据轴速、机械压降和容积效率的额定值计算泄漏和摩擦扭矩。泄漏率取决于液压马达上的压降，计算公式为

其中

;
- 是端口中液体的平均密度；
- 用于计算分析损失的哈根-普瓦耶系数：

其中
- - 参数值 Displacement ;
- - 参数值 Nominal shaft angular velocity ;
- - 参数值 Volumetric efficiency at nominal conditions ;
- - 参数值 Nominal pressure drop .

摩擦扭矩取决于轴的角速度，计算公式为

其中

- 参数值 No-load torque ;
- 额定工作容积下摩擦力矩与压力的关系系数，由参数值决定。 Mechanical efficiency at nominal conditions , ：

其中是额定条件下的摩擦扭矩：
- 端口 A 和 B 之间的压降；
- 轴角速度，或。

参数化表格数据

使用表格数据计算液压马达的效率或损耗时，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工作模式，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

如果参数 Leakage and friction parameterization 设置为 "表格数据 - 容积效率和机械效率 "时，设备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

摩擦扭矩为

其中

- 是从液压马达到泵过渡模式的数值平滑参数；
- 泵模式下的泄漏流量
- 液压马达模式下的泄漏流量；
- 泵模式下的摩擦力矩
- 液压马达模式下的摩擦力矩。

平滑参数由双曲线函数给出

其中

- 参数值 Pressure drop threshold for motor-pump transition ;
- 参数值 Angular velocity threshold for motor-pump transition .

容积流量根据容积效率计算，容积效率值通过块参数以表格形式设置在区域。 Volumetric efficiency table, e_v(dp,w) .

在液压马达模式下运行时，泄漏流量为：

其中是通过对表格数据进行内插法或外推法得出的容积效率。

同样，在泵模式下运行时，泄漏流量为：

同样，摩擦扭矩也是通过机械效率计算得出的，该值通过块参数表列出 Mechanical efficiency table, e_m(dp,w) .

在液压马达模式下运行时，摩擦扭矩为：

其中是通过对表格数据进行内插法或外推法获得的机械效率。

同样，在泵模式下运行时，摩擦扭矩为：

*表格数据 - 容积损失和机械损失的参数化

如果参数 Leakage and friction parameterization 设置为 "表格数据 - 容积损失和机械损失"，则泄漏体积流量将直接以表格形式在中指定：

泄漏质量流量由体积流量计算得出：

摩擦扭矩等于

其中和是体积损失和机械损失，由参数中给出的表格数据通过内插法或外推法获得 Volumetric loss table, q_loss(dp,w) 和 Mechanical loss table, torque_loss(dp,w) .

通过输入信号进行参数设置

当参数 Leakage and friction parameterization 设置为 "输入信号 - 容积效率和机械效率"，EV 和 EM 端口将被打开。内部泄漏和轴摩擦的计算方法与参数化 "表格数据 - 容积效率和机械效率 "相同，只是效率值和分别直接输入到 EV 和 EM 端口。

效率值是介于 "0 "和 "1 "之间的正值。输入信号在这些限制范围之外的值将被设置为等于最接近的限制（输入小于 "0 "时为 "0"，输入大于 "1 "时为 "1"）。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。任何低于或高于该范围的值都将分别使用最小和最大设定点。

如果参数 Leakage and friction parameterization 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通量和摩擦力矩值。

假设和限制

液压马达被视为准稳态元件。
忽略流体惯性效应和高度差。
液压马达壁被视为刚性。
忽略外部泄漏。

端口

非定向

# 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

# A — 导热液体端口
导热液体

Details

液压马达的进油口或出油口。

程序使用名称

port_a

# B — 导热流体端口
导热液体

Details

液压马达的进油口或出油口。

程序使用名称

port_b

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，请将参数 Mechanical loss table, torque_loss(dp,w) 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

液压马达的机械效率，以标量形式给出。数值范围必须在 0 至 1 之间。

依赖关系

要使用该端口，请将参数 Mechanical loss table, torque_loss(dp,w) 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

液压马达损耗，单位 m³/s，以标量形式给出。

依赖关系

要使用该端口，请将参数 "输入信号 - 容积损失和机械损失 "设为 Mechanical loss table, torque_loss(dp,w) 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 — 摩擦力矩
尺度

Details

液压马达的机械损耗，单位 N-m，以标量形式表示。

依赖关系

要使用该端口，请将参数 Mechanical loss table, torque_loss(dp,w) 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

# 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 - 根据用户定义的参数计算容积效率和机械效率 Pressure drop vector, dp 和 Shaft angular velocity vector, w 并从相应的二维表格中插值计算得出 Volumetric efficiency table, e_v(dp,w) 和 机械效率表，e_m(dp,w)。
表中数据—体积损失和机械损失—泄漏流量和摩擦力矩由用户定义的参数计算得出 Pressure drop vector, dp 和 Shaft angular velocity vector, w 并从相应的二维表格中插值计算得出 Volumetric loss table, q_loss(dp,w) 和 Mechanical loss table, torque_loss(dp,w) .
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 端口和 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`
可计算	无

Details

轴旋转一定角度时流体的体积。该装置会在整个模拟过程中存储该值。

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` \| `Nm/Pa/rad` \| `Nm/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

与给定容积效率相对应的旋转轴角速度。标准运行条件下的该值通常在制造商的规格书中给出。设备使用该参数计算泄漏流量和摩擦扭矩。

依赖关系

要使用该参数，请将参数设置为 Leakage and friction parameterization 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 drop — 入口和出口之间的额定压降
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

与规定容积效率相对应的压降。标准工作条件下的该值通常可在制造商的规格书中找到。设备使用该参数计算内部泄漏流量。

依赖关系

要使用此参数，请将参数 Leakage and friction parameterization 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

# Nominal dynamic viscosity — 给定容积效率下的标称动态粘度
P | cP | reyn | s*uPa

Details

与给定容积效率相对应的流体标称动态粘度。标准工作条件下的该值通常可在制造商的规格书中找到。设备使用该参数计算内部泄漏流量。

依赖关系

要使用此参数，请将参数 Leakage and friction parameterization 为 "分析"。

计量单位	`P` \| `cP` \| `reyn` \| `s*uPa`
默认值	`0.9 cP`
程序使用名称	`mu_nominal`
可计算	是

# Volumetric efficiency at nominal conditions — 额定条件下的容积效率

Details

额定条件下实际流量与理想流量之比。标准工作条件下的这一数值通常可以在制造商的规格书中找到。设备使用该参数计算内部泄漏流量。

依赖关系

要使用此参数，请将参数 Leakage and friction parameterization 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，请将参数设置为 Leakage and friction parameterization 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。该扭矩是总摩擦扭矩中与负载无关的部分。

依赖关系

要使用该参数，请将参数设置为 "分析"。 Leakage and friction parameterization 为 "分析"。

计量单位	`Nm` \| `mNm` \| `lbf*ft`
默认值	`0.0 N*m`
程序使用名称	`no_load_torque`
可计算	是

# Pressure drop vector, dp — 表格参数化的压降值矢量
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

用于表格化泄漏和扭矩摩擦参数的压降值矢量。矢量元素必须按升序排列。

依赖关系

要使用此参数，请将参数 Leakage and friction parameterization 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

要使用该参数，请将参数 Leakage and friction parameterization 为 "表格数据 - 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) — 容积效率值表

Details

矩阵给定流体压降和轴旋转角速度下的容积效率。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：

- 参数中的矢量元素数 Pressure drop vector, dp .
- 参数中的矢量元素数 Shaft angular velocity vector, w .

依赖关系

要使用该参数，请将参数 Leakage and friction parameterization 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) — 机械效率值表

Details

矩阵给定流体压降和轴旋转角速度下的机械效率。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：

- 压降矢量中的元素数 Pressure drop vector, dp .
- 角速度矢量的元素数 Shaft angular velocity vector, w .

依赖关系

要使用该参数，请将参数 Leakage and friction parameterization 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 drop vector, dp — 表格参数化的压降值矢量
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

用于表格化泄漏和扭矩摩擦参数的压降值矢量。矢量元素必须按升序排列。

依赖关系

要使用该参数，请将参数 Leakage and friction parameterization 为 "表格数据 - 体积损失和机械损失"。

计量单位	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
默认值	`[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

要使用该参数，请将参数 "制表数据 - 体积损失和机械损失 "设为 Leakage and friction parameterization 为 "表格数据 - 体积损失和机械损失"。

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) — 体积损失值表
m^3/s | m^3/h | cm^3/s | mm^3/s | ft^3/s | lpm | l/s | gpm | gal/s | gal/h

Details

矩阵给定流体压降和轴旋转角速度下的体积损失。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：

- 压力降矢量的元素数 Pressure drop vector, dp .
- 角速度矢量中的元素数 Shaft angular velocity vector, w .

依赖关系

要使用该参数，请将参数 Leakage and friction parameterization 为 "表格数据 - 体积损失和机械损失"。

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) — 机械损耗值表
N*m | mN*m | lbf*ft

Details

矩阵给定流体压降和轴旋转角速度下的机械损耗。

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：

- 压力降矢量的元素数 Pressure drop vector, dp .
- 角速度矢量的元素数 Shaft angular velocity vector, w .

依赖关系

要使用该参数，请将参数 Leakage and friction parameterization 为 "表格数据 - 体积损失和机械损失"。

计量单位	`Nm` \| `mNm` \| `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。如果输入信号低于该值，容积效率将设置为最小容积效率值。

依赖关系

要使用此参数，请将 "输入信号 - 容积效率和机械效率 "参数设置为 Leakage and friction parameterization 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

要使用该参数，请将参数 "输入信号 - 容积效率和机械效率 "设置为 Leakage and friction parameterization 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，请将参数 "输入信号 - 容积效率和机械效率 "设置为 Leakage and friction parameterization 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，请将参数 "输入信号 - 容积效率和机械效率 "设置为 Leakage and friction parameterization 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 drop threshold for motor-pump transition — 瞬态运行的阈值压力
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

泵和电机运行之间的过渡压差阈值。过渡区域定义在阈值压差正值和负值之间的 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，请设置 Leakage and friction parameterization 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 motor-pump 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，请设置 Leakage and friction parameterization 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

# Cross-sectional area at ports A and B — 端口 A 和 B 的横截面积
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

端口 A 和 B 的横截面积。假设面积相等。

计量单位	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
默认值	`0.01 m^2`
程序使用名称	`port_area`
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。

依赖关系

要使用此参数，请将参数设置为 Leakage and friction parameterization 值之一：

制表数据 - 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 motor mode — 关于设备在液压马达模式之外运行的信息
None | Error

Details

当设备在正转或反转泵模式下运行时，选择 "错误 "可停止模拟。

依赖关系

要使用该选项，请将参数设置为 Leakage and friction parameterization 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