Fixed-Displacement Pump (TL)

导热流体网络中的恒容积泵。

类型: EngeeFluids.ThermalLiquid.Turbomachinery.FixedDisplacementPump

图书馆中的路径:

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

资料描述

*固定排量泵（TL）块*它是一种从机械旋转系统接收能量并将其传输到导热流体网络的泵。泵的工作容积固定在一个恒定值，该值是使用*排量*参数设置的。

端口*A*和*B*表示泵入口端口。端口*R*和*C*表示驱动轴和泵壳。液体流可以从端口*A*引导到端口*B*（正向模式）或从端口*B*引导到端口*A*（反向模式）。泵模式下的操作在流动方向上的压力增加时发生。流方向上的压力下降时发生液压马达的操作模式。

操作模式

fixed displacement pump il 1

单位有四种操作模式。操作模式取决于从端口*A*到端口*B的压降* 和角速度 :

模式1，直接泵模式：轴的正角速度导致压力从端口*A*上升到端口*B*并从端口*A*流到端口*B*。
模式2，反向液压马达模式：从端口*B*到端口*A*的流量导致从端口*B*到端口*A*的压力降低和轴的负角速度。
模式3，反向泵模式：轴的负角速度导致压力从端口*B*上升到端口*A*并从端口*B*流到端口*A*。
模式4，直接液压马达模式：从端口*A*到端口*B*的流量导致从端口*A*到端口*B*的压力降低和轴的正角速度。

泵的时间常数与系统的时间常数相比可忽略不计。泵几乎瞬间达到稳定状态，被认为是准静止部件。

节约能源

泵所做的机械功与能量的交换有关. 能量守恒方程具有形式:

哪里

和 -分别在港口*A*和*B*的能量流动;
-泵的液压动力。它是泵口之间压力差的函数: .

泵的机械功率由扭矩决定和角速度 :

流量和扭矩

泵的质量流量为:

哪里

-实际消费量;
-理想的质量流量;
-内部泄漏的质量消耗。

致动泵所需的扭矩为:

哪里

-实际扭矩;
-完美扭矩;
-摩擦的时刻。

理想流量和理想扭矩计算为

哪里:

-导热液体*A*和*B端口的液体密度的平均值*;
-位移参数的值;
-轴的角旋转速度;
-从入口到出口的压力增加。

泄漏和摩擦力矩的分析参数化

如果*泄漏和摩擦参数化*参数设置为"解析"，则该单元根据轴转速、压降、机械和容积效率的标称值计算泄漏和摩擦力矩。泄漏率取决于液压马达上的压降，计算如下:

和摩擦力矩计算为:

哪里

-层流的Hagen-Poiseuille系数。单位从指定的标称参数计算此系数;
-端口内液体的平均动态粘度;
-港口液体平均密度;
-在标称工作体积下，摩擦力矩对压力的依赖系数，由参数*在标称条件下的机械效率的值决定*, :

哪里 -名义条件下的摩擦力矩:
-压力增加对于给定的容积效率，参数的值*标称压力增益*。该值表示表示标称容积效率时的压力增加因子。;
-空载扭矩参数的值*;
-角速度对于给定的容积效率，参数的值*标称轴角速度*。该值表示单位设置标称容积效率时的角速度。

单元根据液体和组分的标称参数确定Hagen-Poiseuille系数。

哪里:

-动态粘度对于给定的容积效率，参数的值*标称动态粘度*。该值表示单位确定标称容积效率时的动态粘度。;
-标称条件下的容积效率，参数*标称条件下的容积效率*的值，是对应于指定标称条件的容积效率。

参数化的表格数据

当使用用于液压马达的效率或损耗的表格数据时，可以提供用于一个或多个操作模式的数据。表格数据的标志确定块的操作模式。如果提供的数据少于四个操作模式，则该块计算另一个模式的附加数据，将指定的数据扩展到剩余的象限。

表格数据-体积和机械效率的参数化

如果*泄漏和摩擦参数化*参数设置为"表格数据-体积和机械效率"，则块将根据体积和机械效率的表格数据执行参数化。

漏率为:

摩擦的瞬间是:

哪里

-液压马达到泵的过渡过程的数值平滑参数;
-泵模式下的泄漏率;
-液压马达模式下的泄漏率;
-泵模式下的摩擦力矩;
-液压马达模式下的摩擦力矩。

平滑参数由双曲函数定义

哪里

-参数的值*电机-泵过渡的压力增益阈值*;
-电机-泵过渡*参数的*角速度阈值的值。

体积流量是根据容积效率计算的，该值以表格形式在使用*容积效率表*块参数。

在泵模式下操作时，泄漏率为:

哪里 -通过表格数据的插值或外推获得的容积效率。

同样，在液压马达模式下操作时，泄漏率为:

摩擦力矩的计算方式与机械效率相似，该值以表格形式设置在使用*机械效率表*块参数。

在泵模式下工作时，摩擦力矩为:

哪里 -机械效率，通过表格数据的插值或外推获得。

同样，在液压马达模式下操作时，摩擦力矩为:

表格数据-体积和机械损耗的参数化

如果*泄漏和摩擦参数化*参数设置为"表格数据-体积和机械损失`，则泄漏体积流量直接以表格形式设置在 :

从体积流量计算泄漏的质量流量:

摩擦力矩为:

哪里和 —通过对*体积损耗表*和*机械损耗表*参数中指定的表格数据进行插值或外推而获得的体积和机械损耗。

通过输入信号进行参数化

如果*泄漏和摩擦参数化*参数设置为"输入信号-体积和机械效率"，则启用端口*EV*和*EM*。内部泄漏和轴摩擦的计算方法与"表格数据-体积和机械效率"的参数化方法相同，但效率值不同和它们分别直接传送到*EV*和*EM*端口。

效率是一个正值，值在`0`和'1’之间。在这些边界之外的输入信号的值被设置为等于最近的边界（小于`0`的输入为`0`，大于`1`的输入为`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。任何低于或高于此范围的值将分别取最小值和最大值。

如果*泄漏和摩擦参数化*参数设置为"输入信号-体积和机械损耗"，则启用端口*LV*和*LM*。这些端口以正标量的形式接收泄漏电流和摩擦力矩的值。

假设和限制

泵被视为准静止部件。
流体惯性和高度差的影响被忽略。
液压马达的壁被认为是刚性的。
外部泄漏被忽略。

港口

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

人体的旋转角速度和扭矩。

程序使用名称

case_flange

# A — 导热液体端口
导热液体

Details

泵的流体入口或出口。

程序使用名称

port_a

# B — 导热流体端口
导热液体

Details

泵的流体入口或出口。

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 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

泵的损耗，单位为 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

# 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

泵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 增压矢量 dp 和 轴角速度矢量 w 计算容积效率和机械效率，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)*进行内插。
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`
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*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 — 入口和出口之间的额定增压
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

与规定容积效率相对应的压力增加值。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*泄漏和摩擦参数化*参数设置为 "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

# 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*泄漏和摩擦参数化*参数设置为 "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*泄漏和摩擦参数化*参数设置为 "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。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*泄漏和摩擦参数化*设置为 "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 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

用于泄漏和扭矩摩擦表格参数化的压差值矢量。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 压力增益矢量 dp 中的矢量元素数。
- 轴角速度矢量中的矢量元素数，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 * 压力增益矢量，dp*。
- 角速度矢量中的元素数 轴角速度矢量，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) — 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：

- 压力增益矢量中的元素个数 压力增益矢量，dp。
- 角速度矢量中的元素个数 轴角速度矢量，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	`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。

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：

- 压力增益矢量中的元素个数 压力增益矢量，dp。
- 角速度矢量中的元素个数 轴角速度矢量，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	`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_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

# 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。

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

当设备在液压马达正转或反转模式下运行时，选择 "错误 "可停止模拟。

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