Translational Mechanical Converter (IL)

Интерфейс между изотермической жидкостной и механической поступательной сетями.

Тип: AcausalFoundation.IsothermalLiquid.Elements.TranslationalMechanicalConverter

Путь в библиотеке:

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

Описание

Блок Translational Mechanical Converter (IL) представляет собой интерфейс между изотермической жидкостной сетью и механической поступательной сетью. Блок преобразует давление жидкости в механическую силу и наоборот. Он может быть использован в качестве основы для поступательных приводов.

Значок блока изменяется в зависимости от значения параметра Mechanical orientation.

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 смещению порта R в сторону порта C или в противоположную от него.

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

Сохранение массы

Уравнения сохранения массы для преобразователя имеют вид:

где

— массовый расход через порт A;
— механическая ориентация конвертера (1, если увеличение давления жидкости вызывает положительное смещение R относительно C, −1, если увеличение давления жидкости вызывает отрицательное смещение R относительно C);
— плотность жидкости внутри преобразователя;
— объемный модуль упругости жидкости в преобразователе;
— площадь поперечного сечения гидравлической части преобразователя;
— линейная скорость механической части преобразователя;
и — линейные скорости портов R и C соответственно;
— перемещение механической части преобразователя;
— объем жидкости внутри преобразователя;
— объем жидкости, при котором положение штока равно 0;
— давление внутри преобразователя.

Положение штока равно нулю, когда объем жидкости равен . В зависимости от значения параметра Mechanical orientation:

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

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

Баланс импульса

Уравнение сохранения импульса в объеме механического преобразователя имеет вид:

где

— сила, развиваемая на штоке;
— давление окружающей среды.

Допущения и ограничения

Стенки преобразователя идеально жесткие.
Преобразователь не содержит механических жестких ограничителей. Для включения жестких ограничителей используйте блок Translational 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 — шток
поступательная механика

Details

Механический поступательный порт, соответствует штоку преобразователя.

Имя для программного использования

rod_flange

# C — корпус
поступательная механика

Details

Механический поступательный порт, соответствует корпусу преобразователя.

Имя для программного использования

case_flange

Параметры

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

Details

Задает направление движения штока относительно давления жидкости:

Pressure at A causes positive displacement of R relative to C — увеличение давления жидкости приводит к положительному смещению порта R относительно порта C.
Pressure at A causes negative displacement of R relative to C — увеличение давления жидкости приводит к отрицательному смещению R относительно порта C.

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

# Initial interface displacement — начальное смещение порта R относительно порта C
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Линейное смещение порта R относительно порта C в начале моделирования, м. Значение 0 соответствует начальному объему жидкости, равному Dead volume.

Зависимости

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

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`0.0 m`
Имя для программного использования	`interface_displacement_start`
Вычисляемый	Да

# Interface cross-sectional area — площадь, на которую жидкость оказывает давление для создания усилия
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь, на которую жидкость оказывает давление для создания усилия.

Единицы измерения	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
Значение по умолчанию	`0.01 m^2`
Имя для программного использования	`piston_area`
Вычисляемый	Да

# Dead volume — объем жидкости, при котором положение штока равно 0
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, при котором положение штока равно 0.

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	`1e-05 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 — используйте атмосферное давление.
Specified pressure — значение давления, 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 нулевой 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

Примеры

Моделирование влияния включений воздуха на динамику давления в двухпоршневом цилиндре