Engee 文档

Fixed-Displacement Pump (TL)

导热流体网络中的恒容积泵。

blockType: EngeeFluids.ThermalLiquid.Turbomachinery.FixedDisplacementPump

fixed displacement pump tl

图书馆路径:

/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



理想

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

参数

# Leakage and friction parameterization — 计算泄漏率和摩擦力矩的方法
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

泵泄漏和摩擦特性参数化:

  • 分析性的 -使用解析方程计算泄漏率和摩擦力矩。

  • 表格数据-体积和机械效率 -使用用户定义的参数计算体积和机械效率* 压力增益矢量，dp*和* 轴角速度矢量，w*并基于相应的二维表* 体积效率表，e_v（dp，w）和 机械效率表，e_m（dp，w）*进行插值。

  • 表格数据-体积损失和机械损失 -泄漏流量和摩擦力矩使用用户定义的参数计算* 压力增益矢量，dp*和* 轴角速度矢量，w*并基于相应的二维表* 体积损耗表，q_loss(dp，w)和 机械损耗表，torque_loss(dp，w)*进行插

  • 输入信号-体积和机械效率 -体积和机械效率分别作为信号传输到*EV*和*EM*端口。

  • 输入信号-体积损耗和机械损耗 -泄漏流量和摩擦力矩分别作为信号发送到端口*LV*和*LM*。

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

# Displacement — 工作体积
m^3/rad | mm^3/rad | cm^3/rad | km^3/rad | m^3/deg | cm^3/rev | m^3/rev | l/rad | l/rev | in^3/rad | ft^3/rad | gal/rad | igal/rad | in^3/deg | in^3/rev | gal/rev

Details

轴旋转一定角度时位移液体的体积。 块在整个模拟中保留该值。

计量单位

m^3/rad | mm^3/rad | cm^3/rad | km^3/rad | m^3/deg | cm^3/rev | m^3/rev | l/rad | l/rev | in^3/rad | ft^3/rad | gal/rad | igal/rad | in^3/deg | in^3/rev | gal/rev
默认值

30.0 cm^3/rev
程序使用名称

displacement
可计算

是

# Nominal shaft angular velocity — 轴的标称角速度
rad/s | deg/s | rad/min | deg/min | rpm | rps

Details

定容积效率对应的旋转轴的角速度。 该值通常在标准操作条件下在制造商的说明书中指定。 单位使用这个参量计算泄漏率和摩擦扭矩。

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 分析性的.

计量单位

rad/s | deg/s | rad/min | deg/min | rpm | rps
默认值

1800.0 rpm
程序使用名称

w_nominal
可计算

是

# Nominal pressure gain — 入口和出口之间的公称压力增加
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Details

对应于给定容积效率的压力增加。 标准操作条件下的该值通常可以在制造商的说明书中找到。 单元使用该参数来计算内部泄漏率。

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 分析性的.

计量单位

Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg
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
Pa*s | uPa*s | cP | P | N*s/m^2 | kgf*s/m^2 | reyn

Details

对应于给定容积效率的液体的标称动态粘度。 标准操作条件下的该值通常可以在制造商的说明书中找到。 单元使用该参数来计算内部泄漏率。

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 分析性的.

计量单位

Pa*s | uPa*s | cP | P | N*s/m^2 | kgf*s/m^2 | reyn
默认值

0.9 cP
程序使用名称

mu_nominal
可计算

是

# Volumetric efficiency at nominal conditions — 标称条件下的容积效率

Details

标称条件下的实际流量与理想流量之比。 标准操作条件下的该值通常可以在制造商的说明书中找到。 单元使用该参数来计算内部泄漏率。

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 分析性的.

默认值

0.92
程序使用名称

nominal_volumetric_efficiency
可计算

是

# Mechanical efficiency at nominal conditions — 标称条件下的机械效率

Details

额定条件下产生的实际转矩与理想转矩之比。

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 分析性的.

默认值

0.88
程序使用名称

nominal_mechanical_efficiency
可计算

是

# No-load torque — 静止时的摩擦瞬间
N*m | uN*m | mN*m | kN*m | MN*m | GN*m | kgf*m | lbf*in | lbf*ft

Details

克服密封摩擦的最小扭矩值。 该扭矩是总摩擦扭矩的与负载无关的分量。

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 分析性的.

计量单位

N*m | uN*m | mN*m | kN*m | MN*m | GN*m | kgf*m | lbf*in | 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 — 表格参数化的压力增加值向量
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Details

用于泄漏和扭矩摩擦的表格参数化的压差值向量。 向量的元素应按升序列出。

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 数据表-体积和机械效率 或 表格数据-体积损耗和机械损耗.

计量单位

Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg
默认值

[0.1, 1.0, 2.0] MPa
程序使用名称

delta_p_vector_efficiency, 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向量
rad/s | deg/s | rad/min | deg/min | rpm | rps

Details

泄漏和摩擦力矩的表格参数化的角速度数据向量。 向量的元素必须按升序列出。

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 数据表-体积和机械效率 或 表格数据-体积损耗和机械损耗.

计量单位

rad/s | deg/s | rad/min | deg/min | rpm | rps
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, w_vector_loss
可计算

是

# Volumetric efficiency table, e_v(dp,w) — 容积效率值表

Details

矩阵 上 液体的给定压降和轴的角速度下的容积效率。 块在表元素之间使用线性插值。

价值 和 -这些是相应向量的大小:

  • -压力增益矢量参数中的矢量元素的数量，dp。

  • -轴角速度矢量参数中矢量元素的个数，w。

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 表格数据-体积和机械效率.

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 上 液体的给定压降和轴的角速度下的机械效率。 块在表元素之间使用线性插值。 价值 和 -这些是相应向量的大小:

  • -压降向量*压力增益向量中的元素个数，dp*。

  • -角速度矢量*轴角速度矢量中的元素个数，w*。

依赖关系

要使用此参数，请将 泄漏和摩擦参数化 参数设置为 数据表-体积和机械效率.

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

# Volumetric loss table, q_loss(dp,w) — 体积损耗值表
m^3/s | mm^3/s | cm^3/s | m^3/hr | m^3/min | l/hr | l/min | l/s | gal/hr | gal/min | gal/s | ft^3/hr | ft^3/min | ft^3/s

Details

矩阵 上 在给定的液体压降和轴的角速度下的体积损失。 块在表元素之间使用线性插值。

价值 和 -这些是相应向量的大小:

  • -压力增益向量*压力增益向量中的元素个数，dp*。

  • -角速度矢量*轴角速度矢量中的元素个数，w*。

依赖关系

要使用此参数，请将 泄漏和摩擦参数化 参数设置为 表格数据-体积损耗和机械损耗.

计量单位

m^3/s | mm^3/s | cm^3/s | m^3/hr | m^3/min | l/hr | l/min | l/s | gal/hr | gal/min | gal/s | ft^3/hr | ft^3/min | ft^3/s
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 | uN*m | mN*m | kN*m | MN*m | GN*m | kgf*m | lbf*in | lbf*ft

Details

矩阵 上 在给定的液体压降和轴的角速度下的机械损失。

块在表元素之间使用线性插值。 价值 和 -这些是相应向量的大小:

  • -压力增益向量*压力增益向量中的元素个数，dp*。

  • -角速度矢量*轴角速度矢量中的元素个数，w*。

依赖关系

要使用此参数，请将 泄漏和摩擦参数化 参数设置为 表格数据-体积损失和机械损失.

计量单位

N*m | uN*m | mN*m | kN*m | MN*m | GN*m | kgf*m | lbf*in | 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 — 容积效率的最小值

Details

容积效率的最小值。 如果输入信号低于该值，则将容积效率设置为最小容积效率值。

依赖关系

要使用此参数，请将 泄漏和摩擦参数化 参数设置为 输入信号-体积和机械效率.

默认值

1e-3
程序使用名称

min_volumetric_efficiency
可计算

是

# Maximum volumetric efficiency — 容积效率的最大值

Details

容积效率的最大值。 如果输入信号超过该值，则将容积效率设置为容积效率的最大值。

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 输入信号-体积和机械效率.

默认值

1.0
程序使用名称

max_volumetric_efficiency
可计算

是

# Minimum mechanical efficiency — 机械效率的最小值

Details

机械效率的最小值。 如果输入信号低于该值，则将机械效率设定为机械效率的最小值。

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 输入信号-体积和机械效率.

默认值

1e-3
程序使用名称

min_mechanical_efficiency
可计算

是

# Maximum mechanical efficiency — 机械效率的最大值

Details

机械效率的最大值。 如果输入信号高于该值，则将机械效率设置为机械效率的最大值。

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 输入信号-体积和机械效率.

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 — 过渡模式的阈值压力
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Details

泵和液压马达工作模式之间切换的压降的阈值。 过渡区域限定在阈值压降的正值和负值之间的0MPa的区域中。 在该区域内，根据过渡项调整计算的泄漏率和摩擦力矩 以确保从一种模式到另一种模式的平稳过渡。

依赖关系

要使用此参数，请将 泄漏和摩擦参数化 设置为以下值之一:

  • 表格数据-体积和机械效率;

  • 输入信号-体积和机械效率;

  • 输入信号-体积损耗和机械损耗.

计量单位

Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg
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 — 过渡模式的阈值角速度
rad/s | deg/s | rad/min | deg/min | rpm | rps

Details

用于在泵和液压马达的操作模式之间切换的角速度的阈值。 在阈值角速度的正值和负值之间围绕0rpm定义过渡区域。 在该区域内，根据过渡项调整计算的泄漏率和摩擦力矩 以确保从一种模式到另一种模式的平稳过渡。

依赖关系

要使用此参数，请将 泄漏和摩擦参数化 设置为以下值之一:

  • 表格数据-体积和机械效率;

  • 输入信号-体积和机械效率;

  • 输入信号-体积损耗和机械损耗.

计量单位

rad/s | deg/s | rad/min | deg/min | rpm | rps
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 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

口 A 和 B 中的孔的横截面积。 假设面积相等。

计量单位

m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac
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 — 关于超出所提供数据限制的消息
None | Error

Details

选择一个值 错误 块使用所提供的数据范围之外的值时停止模拟。

如果 泄漏和摩擦参数化 参数设置为 表格数据-扭矩和速度，那么这个参数还会检查块是否在取值范围内工作。 南.

依赖关系

要使用此参数，请将 泄漏和摩擦参数化 参数设置为以下值之一:

  • 数据表-体积和机械效率;

  • 表格数据-体积损耗和机械损耗.

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 — 关于泵模式之外的单元的操作的消息
None | Error

Details

选择 错误 以当单元在直接或反向液压马达模式下操作时停止模拟。

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 输入信号-体积损耗和机械损耗.

值

None | Error
默认值

None
程序使用名称

operating_mode_assert_action
可计算

无

实例