Double-Acting Actuator (IL)

Линейный привод двустороннего действия в сети изотермической жидкости.

double acting actuator il

Описание

Блок Double-Acting Actuator (IL) моделирует привод, преобразующий перепад давления между двумя камерами в движение поршня. Движение поршня контролируется перепадом давления с двух сторон пластины, разделяющей камеры блока. Пределы хода поршня моделируется одной из моделей жесткого упора. Сжимаемость жидкости дополнительно моделируется в обеих камерах поршня.

Порты A и B представляют собой входы для изотермической жидкости. Порт C ассоциируется с корпусом привода, порт R – с поршнем, при этом он возвращает скорость движения поршня. Положение поршня вычисляется внутри системы и передается в порт p.

Направление движения поршня задается параметром Mechanical orientation. Если для параметра Mechanical orientation установлено значение Pressure at A causes positive displacement of R relative to C, то поршень выдвигается при положительном перепаде давления - . Если для параметра Mechanical orientation установлено значение Pressure at A causes negative displacement of R relative to C, то поршень втягивается при положительном перепаде давлений между камерами.

Перемещение

Перемещение поршня определяется смещением порта R относительно порта C. Значение параметра Mechanical orientation определяет направление смещения поршня. Перемещение поршня нейтрально (равно 0), когда объем камеры A равен Dead volume.

Модель жесткого упора

В крайних положениях поршня блок моделирует нелинейное положение привода. Для этого блок использует те же модели, что и блок Translational Hard Stop.

В крайних положениях поршня возникает сила жесткого упора, область действия которой находится в пределах Transition region для Piston stroke или Piston initial displacement. За пределами этой области .

Демпфер

Блок может моделировать амортизацию в крайних положениях поршня. Если установлен флажок Cylinder A end cushioning и/или Cylinder B end cushioning, то в блоке учитывается замедление поршня по мере приближения к максимальному значению длины хода поршня, определяемому параметром Piston stroke. Более подробную информацию о демпфере гидроцилиндра см. в блоке Cylinder Cushion (IL).

Трение

Если установлен флажок Cylinder friction effect, то блок учитывает трение поршня во время его движения, при этом результирующее трение представляет собой комбинацию эффектов Штрибека, Кулона и вязкости. Блок измеряет разницу давлений между давлением в камере и давлением окружающей среды. Более подробную информацию о модели трения и ее ограничениях см. в блоке Cylinder Friction (IL).

Утечка

Блок позволяет учесть возможные утечки между камерами A и B. Если в обеих камерах жидкость одинакова (установлены флажки Same fluid on both sides и Internal leakage), то между поршнем и цилиндром моделируется поток Пуазейля. Более подробную информацию о моделировании утечек см. в блоке Laminar Leakage (IL).

где

— кинематическая вязкость жидкости;
— длина поршня, p - ;
— давление в порту A;
— давление в порту B;
— диаметр цилиндра, который можно записать как , где — значение параметра Piston-cylinder clearance;
— диаметр поршня, который рассчитывается как , где — среднее значение параметров Piston cross-sectional area in chamber A и Piston cross-sectional area in chamber B.

Численное сглаживание значений площади и давления

Вычислительная устойчивость симуляции опционально регулируется параметром Smoothing factor. Если Smoothing factor не равен нулю, то значение площади отверстий демпферов A и B и диапазон давлений обратного клапана сглажены. Площадь отверстия плавно меняется между параметрами Leakage area between plunger and cushion sleeve и Cushion plunger cross-sectional area. Давление клапана плавно изменяется в диапазоне между параметрами Check valve cracking pressure differential и Check valve maximum pressure differential.

Схема блока

Блок Double-Acting Actuator (IL) состоит из четырех блоков библиотеки Изотермическая жидкость и двух блоков библиотеки Механика:

Структурная диаграмма привода приведена на схеме.

double acting actuator il 1

Сохранение импульса

Уравнение сохранения импульса для привода имеет вид:

где

— сила, которую жидкость оказывает на поверхность преобразователя. Эта величина не учитывает силы со стороны подкомпонентов блока: жесткого упора (Translational Hard Stop), демпфера цилиндра Cylinder Cushion (IL), трения в цилиндре Cylinder Friction (IL). Чтобы узнать о вкладе этих сил на поверхность конвертера, обратитесь к страницам документации по этим подкомпонентам;
зависит от значения параметра Mechanical orientation:
- Если для параметра Mechanical orientation установлено значение Pressure at A causes positive displacement of R relative to C, то ;
- Если для параметра Mechanical orientation установлено значение Pressure at A causes negative displacement of R relative to C, то ;
— площадь поперечного сечения отверстия штока, которую можно вычислить как ;
— значение параметра Piston cross-sectional area in chamber A;
— значение параметра Piston cross-sectional area in chamber B;
— давление внутри камеры A;
— давление внутри камеры B;
— давление окружающей среды.

Порты

Ненаправленные

# A — вход для потока жидкости в камеру A
изотермическая жидкость

Details

Порт изотермической жидкости, соответствующий входу в камеру A.

Имя для программного использования

port_a

# B — вход для потока жидкости в камеру B
изотермическая жидкость

Details

Порт изотермической жидкости, соответствующий входу в камеру B.

Имя для программного использования

port_b

# R — поршень привода
поступательная механика

Details

Механический поступательный порт, соответствующий поршню привода.

Имя для программного использования

rod_flange

# C — корпус привода
поступательная механика

Details

Механический поступательный порт, соответствующий корпусу привода.

Имя для программного использования

case_flange

Выход

# p — положение поршня
скаляр

Details

Положение поршня в м.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Actuator

# Same fluid on both sides — моделируется ли одна и та же жидкость в обеих камерах блока

Details

Моделируется ли одна и та же жидкость с двух сторон блока. Если у параметра установлен флажок, то свойства жидкости распространяются через блок. Если флажок снят, то камеры блока подключены к изолированным сетям жидкостей с разными свойствами.

Значение по умолчанию	`true (включено)`
Имя для программного использования	`same_properties`

# Mechanical orientation — направление перемещения поршня
Pressure at A causes positive displacement of R relative to C | Pressure at A causes negative displacement of R relative to C

Details

Определяет направление перемещения поршня. Варианты для выбора:

Pressure at A causes positive displacement of R relative to C — перемещение поршня положительно, если объем жидкости в порту A увеличивается. Это соответствует движению штока из цилиндра.
Pressure at A causes negative displacement of R relative to C — перемещение поршня отрицательно, если объем жидкости в порту A увеличивается. Это соответствует движению штока внутрь цилиндра.

Значение по умолчанию	`Pressure at A causes positive displacement of R relative to C`
Имя для программного использования	`orientation`

# Piston cross-sectional area in chamber A — площадь поперечного сечения поршневого штока камеры A
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Площадь поперечного сечения поршневого штока со стороны камеры A.

Значение по умолчанию	`0.01 m^2`
Имя для программного использования	`piston_area_a`

# Piston cross-sectional area in chamber B — площадь поперечного сечения поршневого штока камеры B
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Площадь поперечного сечения поршневого штока со стороны камеры B.

Значение по умолчанию	`0.01 m^2`
Имя для программного использования	`piston_area_b`

# Piston stroke — ход поршня
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Максимальное возможное перемещение поршня.

Значение по умолчанию	`0.1 m`
Имя для программного использования	`stroke`

# Dead volume in chamber A — объем жидкости в камере A, при котором передвижение поршня равно 0
l | gal | igal | m^3 | cm^3 | ft^3 | in^3 | km^3 | mi^3 | mm^3 | um^3 | yd^3 | N*m/Pa | N*m/bar | lbf*ft/psi

Details

Объем жидкости в камере A при значении перемещения поршня 0. Этот объем жидкости соответствует положению поршня, при котором он находится вверху по отношению к торцевой крышке привода.

Значение по умолчанию	`1e-05 m^3`
Имя для программного использования	`dead_volume_a`

# Dead volume in chamber B — объем жидкости в камере B, при котором передвижение поршня равно 0
l | gal | igal | m^3 | cm^3 | ft^3 | in^3 | km^3 | mi^3 | mm^3 | um^3 | yd^3 | N*m/Pa | N*m/bar | lbf*ft/psi

Details

Объем жидкости в камере B при значении перемещения поршня 0. Этот объем жидкости соответствует положению поршня, при котором он находится вверху по отношению к торцевой крышке привода.

Значение по умолчанию	`1e-05 m^3`
Имя для программного использования	`dead_volume_b`

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

Details

Способ задания давления окружающей среды. Вариант Atmospheric pressure устанавливает давление окружающей среды равным 0.101325 МПа.

Значение по умолчанию	`Atmospheric pressure`
Имя для программного использования	`pressure_type`

# Environment pressure — давление окружающей среды
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Определяемое пользователем давление окружающей среды.

Зависимости

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

Значение по умолчанию	`0.101325 MPa`
Имя для программного использования	`p_specified`

Hard Stop

# Hard stop model — выбор модели жесткого упора
Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound | Full stiffness and damping applied at bounds, undamped rebound | Full stiffness and damping applied at bounds, damped rebound

Details

Выбор модели для силы, действующей на поршень, когда он находится на крайних положениях. Дополнительную информацию см. блок Translational Hard Stop

Значение по умолчанию	`Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound`
Имя для программного использования	`hardstop_model`

# Hard stop stiffness coefficient — коэффициент жесткости
N/m | lbf/ft | lbf/in

Details

Коэффициент жесткости поршня.

Значение по умолчанию	`1e10 N/m`
Имя для программного использования	`k_hard_stop`

# Hard stop damping coefficient — коэффициент демпфирования
N/(m/s) | N*s/m | lbf*s/ft | lbf*s/in

Details

Коэффициент демпфирования поршня.

Значение по умолчанию	`150.0 N*s/m`
Имя для программного использования	`C_hard_stop`

# Transition region — диапазон действия модели жесткого упора
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Область срабатывания жесткого упора. За пределами этого диапазона для крайних положений поршня Hard stop model не применяется, и дополнительная сила со стороны упора на поршень не действует.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Hard stop model значение Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound.

Значение по умолчанию	`0.1 mm`
Имя для программного использования	`transition_region`

Cushion A

# Cylinder A end cushioning — опция моделирования торможения поршня за счет действия демпфера

Details

Учитывается ли замедление поршня в его крайних положениях. Дополнительную информацию см. в блоке см. в блоке Cylinder Cushion (IL).

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`enable_cylinder_cushion_a`

# Cushion plunger cross-sectional area — площадь поперечного сечения амортизационного плунжера
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Площадь поперечного сечения амортизационного плунжера.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Cylinder A end cushioning.

Значение по умолчанию	`0.0001 m^2`
Имя для программного использования	`plunger_area_a`

# Cushion plunger length — длина амортизационного плунжера
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Длина амортизационного плунжера.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Cylinder A end cushioning.

Значение по умолчанию	`0.001 m`
Имя для программного использования	`plunger_length_a`

# Cushion orifice area — площадь отверстия между камерами демпфера
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Площадь отверстия между камерами демпфера.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Cylinder A end cushioning.

Значение по умолчанию	`1e-06 m^2`
Имя для программного использования	`cushioning_valve_area_a`

# Leakage area between plunger and cushion sleeve — площадь зазора между плунжером демпфера и втулкой
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Площадь зазора между плунжером демпфера и втулкой. Параметр поддерживает вычислительную устойчивость симуляции, обеспечивая непрерывность потока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Cylinder A end cushioning.

Значение по умолчанию	`1e-07 m^2`
Имя для программного использования	`plunger_leakage_area_a`

# Check valve cracking pressure differential — перепад давления, при котором обратный клапан начинает открываться
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Давление, при превышении которого срабатывает клапан. Когда разница давления в порту A и соответствует или превышает значение этого параметра, обратный клапан демпфера начинает открываться.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Cylinder A end cushioning.

Значение по умолчанию	`0.01 MPa`
Имя для программного использования	`delta_p_crack_a`

# Check valve maximum pressure differential — перепад давления, необходимый для полного открытия обратного клапана
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Максимальное перепад давления обратного клапана демпфера. Этот параметр задает верхний предел давления, чтобы давление в системе оставалось реалистичным.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Cylinder A end cushioning.

Значение по умолчанию	`0.1 MPa`
Имя для программного использования	`delta_p_max_a`

# Check valve maximum area — площадь полностью открытого обратного клапана
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Площадь поперечного сечения отверстия обратного клапана в полностью открытом положении.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Cylinder A end cushioning.

Значение по умолчанию	`0.0001 m^2`
Имя для программного использования	`check_valve_max_area_a`

# Check valve leakage area — площадь утечки при полностью закрытом обратном клапане
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Общая площадь возможных утечек при полностью закрытом обратном клапане. Любая площадь, меньшая этого значения плавно увеличивается до указанной площади утечки. Это значение способствует вычислительной устойчивости, поддерживая непрерывность потока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Cylinder A end cushioning.

Значение по умолчанию	`1e-10 m^2`
Имя для программного использования	`check_valve_leakage_area_a`

# Smoothing factor — числовой коэффициент сглаживания

Details

Коэффициент непрерывного сглаживания, который обеспечивает плавное открытие за счет поправки к характеристике клапана в почти открытом и почти закрытом положениях. Установите ненулевое значение меньше единицы, чтобы повысить стабильность моделирования.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Cylinder A end cushioning.

Значение по умолчанию	`0.01`
Имя для программного использования	`smoothing_factor_a`

Cushion B

# Cylinder B end cushioning — опция моделирования торможения поршня за счет действия демпфера

Details

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`enable_cylinder_cushion_b`

Details

Площадь поперечного сечения амортизационного плунжера.

Зависимости