Блок Variable-Displacement Pump (IL) моделирует насос с переменным рабочим объемом. Поток жидкости может иметь направление от порта A к порту B (прямой режим) или от порта B к порту A (обратный режим). Работа в режиме насоса происходит при увеличении давления в направлении потока. Режим работы гидромотора реализуется при уменьшении давления в направлении потока.
Вращение вала соответствует знаку рабочего объема, который поступает в виде скалярного сигнала на порт D. Положительный рабочий объем на порту D соответствует положительному вращению вала в прямом режиме. Отрицательный рабочий объем на порту D соответствует отрицательной угловой скорости вала в прямом режиме.
Режимы работы приведены на схеме.
Блок имеет восемь режимов работы. Режим работы зависит от перепада давления от порта A к порту B, угловой скорости и рабочего объема. На схеме выше эти режимы показаны как октанты диаграммы :
Режим 1, прямой режим насоса: положительная угловая скорость вала вызывает повышение давления от порта A до порта B и поток от порта A к порту B.
Режим 2, обратный режим гидромотора: поток от порта B к порту A вызывает снижение давления от порта B до порта A и отрицательную угловую скорость вала.
Режим 3, обратный режим насоса: отрицательная угловая скорость вала вызывает повышение давления от порта B до порта A и поток от порта B к порту A.
Режим 4, прямой режим гидромотора: поток из порта A к порту B вызывает снижение давления от порта A до порта B и положительную угловую скорость вала.
Режим 5, обратный режим гидромотора: поток от порта B к порту A вызывает снижение давления от порта B до порта A и положительную угловую скорость вала.
Режим 6, прямой режим насоса: отрицательная угловая скорость вала вызывает повышение давления от порта A до порта B и поток от порта A к порту B.
Режим 7, прямой режим гидромотора: поток из порта A к порту B вызывает снижение давления от порта A до порта B и отрицательную угловую скорость вала.
Режим 8, обратный режим насоса: положительная угловая скорость вала вызывает повышение давления от порта B до порта A и поток от порта B к порту A.
Блок насоса имеет аналитическую параметризацию, табличную параметризацию и параметризацию через входные сигналы. При использовании табличных данных или входного сигнала для параметризации можно выбрать характеристику работы насоса на основе КПД или объемных и механических потерь.
В вариантах параметризации табличных данных и входного сигнала пороговые параметры Pressure gain threshold for pump-motor transition, Angular velocity threshold for pump-motor transition и Displacement threshold for pump-motor transition определяют области, в которых может происходить численно сглаженный переход потока между режимами работы насоса. Выберите область перехода, которая обеспечивает некоторый запас для переходного члена, но которая достаточно мала по отношению к давлению и угловой скорости, чтобы не влиять на результаты расчета. Для порогового значения рабочего объема выберите пороговое значение, которое меньше, чем типичный рабочий объем при нормальной работе.
Аналитическая параметризация утечки и момента трения
Если для параметра Leakage and friction parameterization установлено значение Analytical, то блок рассчитывает утечку и момент трения на основе номинальных значений скорости вращения вала, перепада давления, механического и объемного КПД. Расход утечки, который зависит от перепада давления на насосе, рассчитывается как:
где
;
— средняя плотность жидкости;
— коэффициент Хагена-Пуазейля для расчета аналитических потерь:
где
— значение параметра Nominal displacement;
— значение параметра Nominal shaft angular velocity;
— значение параметра Volumetric efficiency at nominal conditions;
— значение параметра Nominal pressure gain.
Момент трения, который зависит от перепада давления в насосе, рассчитывается как:
где
— значение параметра No-load torque;
— коэффициент зависимости момента трения от давления при номинальном рабочем объеме, который определяется на основе значения параметра Mechanical efficiency at nominal conditions, :
где — момент трения в номинальных условиях:
— угловая скорость вала, или .
Табличная параметризация
При использовании табличных данных для КПД или потерь насоса можно предоставить данные для одного или нескольких режимов работы. Знаки табличных данных определяют режим работы блока. Если данные предоставлены менее чем для восьмии режимов работы, то блок рассчитывает дополнительные данные для другого режима (режимов), расширяя заданные данные в оставшиеся октанты.
Табличные данные — параметризация объемного и механического коэффициентов полезного действия
Если для параметра Leakage and friction parameterization установлено значение Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies, то блок выполняет параметризацию по табличным данным для объемного и механического КПД.
Расход утечки составляет
где
;
;
— объемный КПД, который интерполируется на основе табличных данных, предоставленных пользователем;
— переходный член, представляет собой
где
;
— значение параметра Pressure gain threshold for pump-motor transition;
;
— значение параметра Angular velocity threshold for pump-motor transition.
Момент трения равен:
где
;
;
— механический КПД, который интерполируется на основе предоставленных пользователем табличных данных.
Табличные данные — параметризация объемных и механических потерь
Если для параметра Leakage and friction parameterization установлено значение Tabulated data - volumetric and mechanical losses, то блок выполняет параметризацию по табличным данным для объемных и механических потерь.
Расход утечки составляет:
где — интерполяция на основе параметра Volumetric loss table; q_loss(dp;w;D), который основан на данных, предоставленных пользователем, о перепаде давления, угловой скорости вала и рабочем объеме жидкости.
Момент трения вала равен:
где — интерполяция на основе параметра Mechanical efficiency table; e_m(dp;w;D), который основан на данных, предоставленных пользователем, о перепаде давления, угловой скорости вала и рабочем объеме жидкости.
Параметризация через входной сигнал
Если для параметра Leakage and friction parameterization установлено значение Input signal - volumetric and mechanical efficiencies, то включены порты EV и EM. Внутренняя утечка и трение вала рассчитываются так же, как и при параметризации Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies, за исключением того, что значения и поступают непосредственно на порты EV и EM соответственно.
Если для параметра Leakage and friction parameterization установлено значение Input signal - volumetric and mechanical losses, то включены порты LV и LM. На эти порты поступают значения потока утечки и момента трения в виде положительных скаляров. Расход утечки рассчитывается как:
где
— объемный расход утечки, полученный на порту LV;
— значение параметра Pressure gain threshold for pump-motor transition.
Момент трения рассчитывается как:
где
— момент трения, полученный в порту LM;
— значение параметра Angular velocity threshold for pump-motor transition.
Объемный и механический КПД варьируются между заданными пользователем минимальным и максимальным значениями. Любые значения ниже или выше этого диапазона будут принимать минимальное и максимальное заданные значения соответственно.
Если нужно узнать, работает ли блок за пределами предоставленных табличных данных, то можно установить для параметра Check if operating beyond the range of supplied tabulated data значение Error, чтобы остановить моделирование в этом случае. При параметризации по входному сигналу для объемных или механических потерь можно получать уведомления о выходе моделирования за пределы рабочих режимов мотора с помощью параметра Check if operating beyond pump mode.
Также можно контролировать функциональность насоса. Установите для параметра Check if pressures are less than pump minimum pressure значение Error, чтобы остановить моделирование, когда давление на выходе будет ниже минимального заданного значения.
Объемный КПД, заданный в виде скаляра. Значение должно находиться в диапазоне от 0 до 1.
Зависимости
Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Leakage and friction parameterization значение Input signal - volumetric and mechanical efficiencies.
Механический КПД гидромотора, заданный в виде скаляра. Значение должно находиться в диапазоне от 0 до 1.
Зависимости
Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Leakage and friction parameterization значение Input signal - volumetric and mechanical efficiencies.
Механические потери насоса в Н⋅м, заданный в виде скаляра.
Зависимости
Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Leakage and friction parameterization значение Input signal - volumetric and mechanical losses.
Типы данных
Float64
Поддержка комплексных чисел
Нет
Параметры
Параметры
#Leakage and friction parameterization —
метод расчета расхода утечки и момента трения
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
Параметризация характеристик утечки и трения насоса.
Analytical — расход утечки и момент трения рассчитываются по аналитическим уравнениям.
Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies — объемный и механический КПД рассчитываются по заданным пользователем параметрам Pressure gain vector; dp и Shaft angular velocity vector; w и Displacement vector; D и интерполируются на основе соответствующих трехмерных таблиц Volumetric efficiency table; e_v(dp;w;D) и Mechanical efficiency table; e_m(dp;w;D).
Tabulated data - volumetric and mechanical loss — расход утечки и момент трения рассчитываются по заданным пользователем параметрам Pressure gain vector; dp и Shaft angular velocity vector; w и Displacement vector; D и интерполируются на основе соответствующих трехмерных таблиц Volumetric loss table; q_loss(dp;w;D) и Mechanical loss table; torque_loss(dp;w;D).
Input signal - volumetric and mechanical efficiencies — объемный и механический КПД поступают в виде сигналов на порты EV и EM соответственно.
Input signal - volumetric and mechanical losses — расход утечки и момент трения поступают в виде сигналов на порты LV и LM соответственно.
Значения
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
Минимальное значение крутящего момента для преодоления трения уплотнения.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Leakage and friction parameterization значение Analytical.
Единицы измерения
N*m | mN*m | lbf*ft
Значение по умолчанию
0.0 N*m
Имя для программного использования
no_load_torque
Вычисляемый
Да
#Pressure gain vector; dp —
вектор значений увеличения давления для табличной параметризации
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar
Details
Вектор значений увеличения давления для табличной параметризации утечек и трения крутящего момента. Элементы вектора должны быть перечислены в порядке возрастания.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Leakage and friction parameterization значение Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies.
Единицы измерения
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar
Значение по умолчанию
[0.1, 1.0, 2.0] MPa
Имя для программного использования
delta_p_vector_efficiency
Вычисляемый
Да
#Shaft angular velocity vector; w —
вектор значений угловой скорости для табличной параметризации
rpm | deg/s | rad/s
Details
Вектор значений угловой скорости для табличной параметризации утечки и момента трения. Элементы вектора должны быть перечислены в порядке возрастания.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Leakage and friction parameterization значение Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies.
Вектор значений рабочих объемов для табличной параметризации утечки и момента трения. Элементы вектора должны быть перечислены в порядке возрастания.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Leakage and friction parameterization значение Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies.
Массив на на объемных КПД при заданном перепаде давления жидкости, угловой скорости вращения вала и рабочем объеме. В блоке используется линейная интерполяция между элементами таблицы.
Значения , и — это размеры соответствующих векторов:
— количество элементов вектора в параметре Pressure gain vector; dp.
— количество элементов вектора в параметре Shaft angular velocity vector; w.
— количество элементов вектора в параметре Displacement vector, D.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Leakage and friction parameterization значение Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies.
Массив на на механических КПД при заданном перепаде давления жидкости, угловой скорости вращения вала и рабочем объеме. В блоке используется линейная интерполяция между элементами таблицы.
Значения , и — это размеры соответствующих векторов:
— количество элементов вектора в параметре Pressure gain vector; dp.
— количество элементов вектора в параметре Shaft angular velocity vector; w.
— количество элементов вектора в параметре Displacement vector; D.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Leakage and friction parameterization значение Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies.
#Pressure gain vector; dp —
вектор значений увеличения давления для табличной параметризации
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar
Details
Вектор значений увеличения давления для табличной параметризации утечек и трения крутящего момента. Элементы вектора должны быть перечислены в порядке возрастания.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Leakage and friction parameterization значение Tabulated data - volumetric and mechanical losses.
Единицы измерения
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar
Значение по умолчанию
[0.1, 1.0, 2.0] MPa
Имя для программного использования
delta_p_vector_loss
Вычисляемый
Да
#Shaft angular velocity vector; w —
вектор значений угловой скорости для табличной параметризации
rpm | deg/s | rad/s
Details
Вектор данных угловой скорости для табличной параметризации утечки и момента трения. Элементы вектора должны быть перечислены в порядке возрастания.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Leakage and friction parameterization значение Tabulated data - volumetric and mechanical losses.
Вектор значений рабочих объемов для табличной параметризации утечки и момента трения. Элементы вектора должны быть перечислены в порядке возрастания.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Leakage and friction parameterization значение Tabulated data - volumetric and mechanical losses.
Массив на на объемных потерь при заданном перепаде давления жидкости, угловой скорости вращения вала и рабочем объеме. В блоке используется линейная интерполяция между элементами таблицы.
Значения , и — это размеры соответствующих векторов:
— количество элементов вектора в параметре Pressure gain vector; dp.
— количество элементов вектора в параметре Shaft angular velocity vector; w.
— количество элементов вектора в параметре Displacement vector; D.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Leakage and friction parameterization значение Tabulated data - volumetric and mechanical losses.
Массив на на механических потерь при заданном перепаде давления жидкости, угловой скорости вращения вала и рабочем объеме. В блоке используется линейная интерполяция между элементами таблицы.
Значения , и — это размеры соответствующих векторов:
— количество элементов вектора в параметре Pressure gain vector; dp.
— количество элементов вектора в параметре Shaft angular velocity vector; w.
— количество элементов вектора в параметре Displacement vector; D.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Leakage and friction parameterization значение Tabulated data - volumetric and mechanical losses.
#Minimum volumetric efficiency —
минимальное значение объемного КПД
Details
Минимальное значение объемного КПД. Если входной сигнал ниже этого значения, то объемный КПД устанавливается на минимальное значение объемного КПД.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Leakage and friction parameterization значение Input signal - volumetric and mechanical efficiencies.
Значение по умолчанию
1e-3
Имя для программного использования
min_volumetric_efficiency
Вычисляемый
Да
#Maximum volumetric efficiency —
максимальное значение объемного КПД
Details
Максимальное значение объемного КПД. Если входной сигнал превышает это значение, то объемный КПД устанавливается на максимальное значение объемного КПД.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Leakage and friction parameterization значение Input signal - volumetric and mechanical efficiencies.
Значение по умолчанию
1.0
Имя для программного использования
max_volumetric_efficiency
Вычисляемый
Да
#Minimum mechanical efficiency —
минимальное значение механического КПД
Details
Минимальное значение механического КПД. Если входной сигнал ниже этого значения, то механический КПД устанавливается на минимальное значение механического КПД.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Leakage and friction parameterization значение Input signal - volumetric and mechanical efficiencies.
Значение по умолчанию
1e-3
Имя для программного использования
min_mechanical_efficiency
Вычисляемый
Да
#Maximum mechanical efficiency —
максимальное значение механического КПД
Details
Максимальное значение механического КПД. Если входной сигнал выше этого значения, то механический КПД устанавливается на максимальное значение механического КПД.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Leakage and friction parameterization значение Input signal - volumetric and mechanical efficiencies.
Значение по умолчанию
1.0
Имя для программного использования
max_mechanical_efficiency
Вычисляемый
Да
#Pressure gain threshold for pump-motor transition —
пороговое давление для переходного режима
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar
Details
Пороговое значение увеличения давления для перехода между режимами работы насоса и гидромотора. Область перехода определяется в районе 0 МПа между положительным и отрицательным значениями порогового перепада давления. В пределах этой области вычисленные расход утечки и момент трения корректируются в соответствии с переходным членом , чтобы обеспечить плавный переход от одного режима к другому.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для Leakage and friction parameterization одно из значений:
Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies;
Input signal - volumetric and mechanical efficiencies;
Input signal - volumetric and mechanical losses.
Единицы измерения
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar
Значение по умолчанию
1e-3 MPa
Имя для программного использования
p_threshold
Вычисляемый
Да
#Angular velocity threshold for pump-motor transition —
пороговая угловая скорость для переходного режима
rpm | deg/s | rad/s
Details
Пороговое значение угловой скорости для перехода между режимами работы насоса и гидромотора. Область перехода определяется вокруг 0 об/мин между положительным и отрицательным значениями пороговой угловой скорости. В пределах этой области вычисленные расход утечки и момент трения корректируются в соответствии с переходным членом , чтобы обеспечить плавный переход от одного режима к другому.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для Leakage and friction parameterization одно из значений:
Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies;
Input signal - volumetric and mechanical efficiencies;
Input signal - volumetric and mechanical losses.
Единицы измерения
rpm | deg/s | rad/s
Значение по умолчанию
100.0 rpm
Имя для программного использования
w_threshold
Вычисляемый
Да
#Displacement threshold for pump-motor transition —
пороговое значение рабочего объема для переходного режима
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 | N*m/Pa/rad | N*m/bar/rad | lbf*ft/psi/rad
Details
Пороговое значение рабочего объема для перехода между режимами работы насоса и гидромотора. Область перехода определяется вокруг 0 см3/с между положительным и отрицательным значениями порогового рабочего объема. В пределах этой области вычисленные расход утечки и момент трения корректируются в соответствии с переходным членом , чтобы обеспечить плавный переход от одного режима к другому.
#Check if operating beyond the range of supplied tabulated data —
сообщение о выходе за пределы предоставленных данных
None | Error
Details
Выберите значение Error, чтобы остановить симуляцию, когда блок использует значения, выходящие за пределы предоставленного диапазона данных.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Leakage and friction parameterization одно из значений:
Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies;
Tabulated data - volumetric and mechanical losses.
Значения
None | Error
Значение по умолчанию
None
Имя для программного использования
supplied_range_assert_action
Вычисляемый
Нет
#Check if operating beyond pump mode —
сообщение о работе блока вне режима насоса
None | Error
Details
Выберите Error, чтобы останавливать симуляцию, когда блок работает в режимах прямого или обратного гидромотора.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Leakage and friction parameterization значение Input signal - volumetric and mechanical losses.
Значения
None | Error
Значение по умолчанию
None
Имя для программного использования
operating_mode_assert_action
Вычисляемый
Нет
#Check if pressures are less than pump minimum pressure —
сообщение о низком давлении жидкости на выходе насоса
None | Error
Details
Выберите Error, чтобы остановить симуляцию, когда давление на выходе падает ниже минимального заданного значения.
Этот параметр помогает определить потенциальные условия для возникновения кавитации, когда давление жидкости падает ниже давления пара жидкости.
Значения
None | Error
Значение по умолчанию
None
Имя для программного использования
pressure_assert_action
Вычисляемый
Нет
#Pump minimum pressure —
нижний порог допустимого давления на выходе из насоса
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar
Details
Нижний порог допустимого давления на входе или выходе насоса.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для Check if pressures are less than pump minimum pressure значение Error.
Единицы измерения
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar