Rotational Mechanical Converter (IL)

Интерфейс между изотермической жидкостной и механической вращательной сетями.

Тип: AcausalFoundation.IsothermalLiquid.Elements.RotationalMechanicalConverter

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fundamental/Isothermal Liquid/Elements/Rotational Mechanical Converter (IL)

Описание

Блок Rotational Mechanical Converter (IL) представляет собой интерфейс между изотермической жидкостной сетью и механической вращательной сетью. Блок преобразует давление жидкости в крутящий момент и наоборот. Он может быть использован в качестве основы для вращающихся гидроприводов.

Объем жидкости в преобразователе изменяется в процессе работы. Если параметр Fluid dynamic compressibility включен, то давление вычисляется в зависимости от сжимаемости жидкости (динамическая сжимаемость жидкости).

Параметр Mechanical orientation определяет, приводит ли увеличение объема жидкости к положительному или отрицательному повороту порта R относительно порта C.

Порт A — это порт изотермической жидкости, соответствующий входу преобразователя. Порты R и C — это порты вращательной механики, соответствующие валу и корпусу соответственно.

Сохранение массы

Уравнения сохранения массы для преобразователя имеют вид:

где

— массовый расход через порт A;
— механическая ориентация преобразователя (1, если увеличение давления жидкости вызывает положительное вращение R относительно C, −1, если увеличение давления жидкости вызывает отрицательное вращение R относительно C);
— плотность жидкости внутри преобразователя;
— объемный модуль упругости жидкости;
— объемное перемещение преобразователя, то есть объем жидкости, необходимый для вращения вала на единицу угла;
— угловая скорость вращения вала преобразователя;
и * — угловые скорости портов R и C соответственно;
— угол поворота вала преобразователя;
— объем жидкости внутри преобразователя;
— объем жидкости, при котором угол поворота вала равен 0;
— давление внутри преобразователя.

Угол поворота вала равен нулю, когда объем жидкости равен . В зависимости от значения параметра Mechanical orientation:

Если параметр Mechanical orientation установлен в значение Pressure at A causes positive rotation of R relative to C, то угол поворота вала, когда объем жидкости увеличивается по сравнению с .
Если параметр Mechanical orientation установлен в значение Pressure at A causes negative rotation of R relative to C, то угол поворота вала уменьшается, когда объем жидкости увеличивается по сравнению с .

Уравнения, используемые для расчета плотности и объемного модуля упругости жидкостной смеси, зависят от выбранной модели изотермической жидкости.

Баланс импульса

Уравнение сохранения импульса в объеме механического преобразователя имеет вид:

где

— крутящий момент на валу преобразователя;
— давление окружающей среды.

Допущения и ограничения

Стенки преобразователя идеально жесткие.
Преобразователь не содержит механических жестких ограничителей. Для включения жестких ограничителей используйте блок Rotational Hard Stop.
Сопротивление потоку между входом и внутренней частью преобразователя пренебрежимо мало.
Кинетическая энергия жидкости в преобразователе пренебрежимо мала.

Порты

Ненаправленные

# A — входное отверстие преобразователя
изотермическая жидкость

Details

Порт изотермической жидкости соответствует входу преобразователя.

Имя для программного использования

port

# R — вал
вращательная механика

Details

Механический вращательный порт, соответствует валу преобразователя.

Имя для программного использования

rod_flange

# C — корпус
вращательная механика

Details

Механический вращательный порт соответствует корпусу преобразователя.

Имя для программного использования

case_flange

Параметры

# Mechanical orientation — ориентация преобразователя
Pressure at A causes positive rotation of R relative to C | Pressure at A causes negative rotation of R relative to C

Details

Задает направление вращения вала относительно давления жидкости:

Pressure at A causes positive rotation of R relative to C — увеличение давления жидкости приводит к повороту порта R относительно порта C в положительном направлении.
Pressure at A causes negative rotation of R relative to C — увеличение давления жидкости приводит к повороту порта R относительно порта C в отрицательном направлении.

Значения	`Pressure at A causes positive rotation of R relative to C` \| `Pressure at A causes negative rotation of R relative to C`
Значение по умолчанию	`Pressure at A causes positive rotation of R relative to C`
Имя для программного использования	`orientation`
Вычисляемый	Нет

# Initial interface rotation — начальное угловое положение порта R относительно порта C в начале симуляции
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

Угловое положение порта R относительно порта C в начале моделирования. Значение 0 соответствует начальному объему жидкости, равному Dead volume.

Зависимости

Если Mechanical orientation имеет значение Pressure at A causes positive rotation of R relative to C, значение параметра должно быть больше или равно 0.
Если Mechanical orientation имеет значение Pressure at A causes negative rotation of R relative to C, значение параметра должно быть меньше или равно 0.

Единицы измерения	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
Значение по умолчанию	`0.0 rad`
Имя для программного использования	`delta_phi_start`
Вычисляемый	Да

Details

Объем перемещаемой жидкости на единичный угол поворота вала.

Единицы измерения	`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`
Значение по умолчанию	`0.001 m^3/rad`
Имя для программного использования	`volume_displacement`
Вычисляемый	Да

# Dead volume — объем жидкости в преобразователе при котором угол поворота вала равен нулю
m^3 | um^3 | mm^3 | cm^3 | km^3 | ml | l | gal | igal | in^3 | ft^3 | yd^3 | mi^3

Details

Объем жидкости в преобразователе при котором угол поворота вала равен нулю.

Единицы измерения	`m^3` \| `um^3` \| `mm^3` \| `cm^3` \| `km^3` \| `ml` \| `l` \| `gal` \| `igal` \| `in^3` \| `ft^3` \| `yd^3` \| `mi^3`
Значение по умолчанию	`1.e-5 m^3`
Имя для программного использования	`dead_volume`
Вычисляемый	Да

# Environment pressure specification — метод задания давления окружающей среды
Atmospheric pressure | Specified pressure

Details

Определяет метод задания давления окружающей среды:

Atmospheric pressure — атмосферное давление.
Specified pressure — точное значение, указанное в параметре Environment pressure.

Значения	`Atmospheric pressure` \| `Specified pressure`
Значение по умолчанию	`Atmospheric pressure`
Имя для программного использования	`pressure_type`
Вычисляемый	Нет

# Environment pressure — давление вне преобразователя
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Details

Давление снаружи преобразователя, действующее против давления внутри. Значение 0 означает, что преобразователь работает в вакууме.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Environment pressure specification значение Specified pressure.

Единицы измерения	`Pa` \| `uPa` \| `hPa` \| `kPa` \| `MPa` \| `GPa` \| `kgf/m^2` \| `kgf/cm^2` \| `kgf/mm^2` \| `mbar` \| `bar` \| `kbar` \| `atm` \| `ksi` \| `psi` \| `mmHg` \| `inHg`
Значение по умолчанию	`0.101325 MPa`
Имя для программного использования	`p_specified`
Вычисляемый	Да

# Fluid dynamic compressibility — определяет, нужно ли моделировать динамическую сжимаемость жидкости

Details

Задает, нужно ли учитывать динамическую сжимаемость жидкости. Динамическая сжимаемость придает плотности жидкости зависимость от давления, что влияет на переходную реакцию системы на малых временных масштабах.

Значение по умолчанию	`true (включено)`
Имя для программного использования	`dynamic_compressibility`
Вычисляемый	Нет

# Initial liquid pressure — давление жидкости в начальный момент времени
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Details

Давление жидкости в начале моделирования.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Fluid dynamic compressibility.

Единицы измерения	`Pa` \| `uPa` \| `hPa` \| `kPa` \| `MPa` \| `GPa` \| `kgf/m^2` \| `kgf/cm^2` \| `kgf/mm^2` \| `mbar` \| `bar` \| `kbar` \| `atm` \| `ksi` \| `psi` \| `mmHg` \| `inHg`
Значение по умолчанию	`0.101325 MPa`
Имя для программного использования	`p_start`
Вычисляемый	Да