平移机械转换器 (G)

气和机械平移网络之间的界面。

blockType: AcausalFoundation.Gas.Elements.TranslationalMechanicalConverter

图书馆路径:

/Physical Modeling/Fundamental/Gas/Elements/Translational Mechanical Converter (G)

资料描述

座 平移机械转换器 (G) 它是气体和机械平移网络之间的接口（转换器）。该装置将气体压力转换为机械力,反之亦然. 它可以用作线性气体驱动和压缩机的基础.

转换器包含可变体积的气体。压力和温度根据气体的可压缩性和热容量而变化。参数 机械定位 允许您指定气体体积的增加是否导致端口 R 相对于端口 C 的正位移或负位移。

口 A 为转换器输入对应的气体口。端口 H 是连接到转换器内部气体的温度的热端口。端口 R 和 C 是对应于转换器的阀杆和主体的机械平移端口。

质量守恒

质量守恒方程类似于块的方程 恒容腔 (G) 与气体体积变化有关的附加术语:

哪里

是气体质量在恒定温度和体积下的压力方面的偏导数;
是恒定压力和体积下气体质量相对于温度的偏导数;
-气体压力。端口*A*处的压力被认为等于该压力, ;
-气体温度。假设端口*H*处的温度等于该温度, ;
-气体密度;
-气体体积;
-时间;
-港口的大量消费*A*。如果气体流入单元，则通过端口的流量为正。

节约能源

能量守恒方程将能量和热量的消耗与表示气体体积的内部单元的压力和温度的动态关系:

哪里

是气体在恒定温度和体积下的内能对压力的偏导数;
是恒定压力和体积下气体内能相对于温度的偏导数;
-端口*A上的功耗*;
-端口的热流率*H*;
-气体的比焓。

理想和半理想气体模型的偏导数

质量的偏导数 M 和内部能量 U 恒定体积下的气体压力和温度取决于气体属性的模型。对于理想和半理想气体的模型，方程具有以下形式:

哪里

-气体密度;
-气体体积;
-气体的比焓;
-压缩系数;
-通用气体常数;
-恒定气体压力下的比热容。

真实气体模型的偏导数

对于真实的气体模型，质量的偏导数和内部能量气体在恒定体积下的压力和温度相等:

哪里

-等温体积气体压缩模块;
-气体的等压热膨胀系数。

气体体积

气体的体积取决于活塞的位移:

哪里

-死体积;
-活塞的位移（转换器的气体部分）;
-杆的运动（转换器的机械部分）;
-转换器的取向。如果参数 机械定位 设置为值 A处的压力导致R相对于C发生正位移 然后 . 如果参数 机械定位 设置为值 A 处的压力导致 R 相对于 C 的负位移 那个 .

偏移量因参数值而异 机械定位 :

如果参数 机械定位 设置为值 A处的压力导致R相对于C发生正位移 杆的位移随着气体体积从死体积增加而增加。
如果参数 机械定位 设置为值 A 处的压力导致 R 相对于 C 的负位移，杆的位移随着气体体积从死体积增加而减小。

权力的平衡

动杆和气体体积之间的力平衡如下:

哪里

-作用在从端口*R*到端口*C的方向上的力*;
-环境压力。

假设和限制

转换器外壳是绝对刚性的。
*A*端口和转换器内部之间没有流动阻力。
*H*端口和转换器内部之间没有热阻。
没有气体泄漏。
该块不模拟机械效应，如硬停止，摩擦和惯性。

港口

非定向

# A — 气体入口
煤气

Details

气端口对应于转换器的输入。

程序使用名称

port

# R — 库存
平移力学

Details

机械平移口，对应于阀杆。

程序使用名称

rod_flange

# H — 转换器内部的温度
温暖

Details

热端口连接到转换器内部气体的温度。

程序使用名称

thermal_port

# C — 身体
平移力学

Details

机械平移端口，对应于转换器壳体。

程序使用名称

case_flange

参数

# 机械定位 — 转换器的方向
A处的压力导致R相对于C发生正位移 | A 处的压力导致 R 相对于 C 的负位移

Details

设置机械部件相对于气体体积变化的运动方向:

A处的压力导致R相对于C发生正位移 -气体体积的增加导致端口*R*相对于端口*C*的正位移。
A 处的压力导致 R 相对于 C 的负位移 -气体体积的增加导致端口*R*相对于端口*C*的负位移。

值	`Pressure at A causes positive displacement of R relative to C` \| `Pressure at A causes negative displacement of R relative to C`
默认值	`Pressure at A causes positive displacement of R relative to C`
程序使用名称	`orientation`
可计算	无

# 初始界面位移 — 端口 R 相对于端口 C的初始偏移量
m | 呣 | 毫米 | 厘米 | 千米 | 在 | ft | 码 | mi | nmi

Details

端口 R 相对于端口 C 的初始偏移量。意义 0 对应于气体的初始体积等于 死体积 .

依赖关系

如果 机械定位 这很重要 A处的压力导致R相对于C发生正位移，参数值必须大于等于 0.

如果 机械定位 这很重要 A 处的压力导致 R 相对于 C 的负位移，参数值必须小于或等于 0.

计量单位	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
默认值	`0.0 m`
程序使用名称	`delta_p_start`
可计算	是

# 活塞面积 — 气体施加压力的区域
m^2 | um^2 | 毫米^2 | 厘米^2 | 平方公里 | 平方英寸 | 英尺^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

气体施加压力以产生力的区域。

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	`piston_area`
可计算	是

# 死体积 — 杆零位移时的气体体积
m^3 | um^3 | 毫米^3 | cm^3 | 千米^3 | ml | l | 加仑 | igal | in^3 | 英尺^3 | yd^3 | mi^3

Details

杆位移处的气体体积，等于 0.

计量单位	`m^3` \| `um^3` \| `mm^3` \| `cm^3` \| `km^3` \| `ml` \| `l` \| `gal` \| `igal` \| `in^3` \| `ft^3` \| `yd^3` \| `mi^3`
默认值	`1e-5 m^3`
程序使用名称	`dead_volume`
可计算	是

# 端口 A 的横截面积 — 与转炉入口处的流动段正常的面积
m^2 | um^2 | 平方毫米 | 厘米 | 平方公里 | in^2 | 英尺^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

换能器入口在与气体流路法线方向上的横截面积。

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

# 环境压力规格 — 设置环境压力的方法
大气压力 | 指定压力

Details

设置环境压力的设置方法:

大气压力 -机组设定的大气压力 气体特性 (G)，连接到网络。
指定压力 -参数设置的值 环境压力 .

值	`Atmospheric pressure` \| `Specified pressure`
默认值	`Atmospheric pressure`
程序使用名称	`environment_spec`
可计算	无

# 环境压力 — 换能器外的压力
帕 | uPa | hPa | 千帕 | 兆帕 | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | 条形 | 千巴 | 大气压 | ksi | 磅/平方英寸 | mmHg | inHg

Details

抵消换能器气体体积压力的换能器外部的压力。意义 0 这意味着转换器在真空中工作。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 环境压力规格 意义 指定压力.

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	`0.101325 MPa`
程序使用名称	`environment_pressure`
可计算	是

实例

可压缩气体性质的研究