Принципы моделирования физических систем
Физическое моделирование в Engee — это способ создавать модели из блоков, которые соответствуют реальным физическим объектам. Блоки можно соединять не только направленными математическими связями, но и двусторонними физическими. Такой подход упрощает работу, потому что не нужно вручную описывать уравнения для всей модели и ее взаимодействий.
Блоки библиотеки Физическое моделирование отличаются от обычных тем, что они — не математические операции, а реальные элементы системы: пружина, конденсатор, пневматическое сопротивление и т.д. Они обмениваются энергией через порты. Линии между блоками показывают физические соединения, как в настоящей системе: провода, трубы, механические тяги.
Библиотека Физическое моделирование разделена на разделы: жидкости и газы, электричество, механика, тепло и т.д. Чтобы схемы было легче читать, каждая область имеет свой цвет для линий и иконок блоков.
Элементы библиотеки можно разделить на две группы:
-
Активные элементы — подают энергию в систему. Их ориентация должна соответствовать выполняемой функции (например, источники силы, скорости, давления или расхода).
-
Пассивные элементы — рассеивают или накапливают энергию. Их можно располагать в любом направлении (например, амортизаторы, резисторы, пружины, трубопроводы).
Порты и переменные
Типы портов
-
Ненаправленные порты создают физические связи между блоками. Они изображаются квадратами и соединяются линиями так, как это было бы в реальной системе. В модели такие связи означают обмен энергией.
Количество ненаправленных портов зависит от того, сколько потоков энергии блок обменивает с другими. Например, в отличие от резистора, у терморезистора (Thermal Resistor) есть еще и температурный порт, сопротивление которого меняется с температурой.
Если у блока все порты одной области, то вся иконка блока окрашена в ее цвет. Если порты относятся к разным областям, например у Преобразователь во вращательное движение (ИЖ), то части иконки окрашиваются по цвету каждой области.
.png)
Можно использовать блоки разных областей в одной модели, но соединять их можно только через порты одной области (одного цвета).
-
Направленные порты передают математические значения (скаляры, векторы, матрицы). Они обозначаются стрелкой и имеют источник и приемник. Используются как входы для задания сигналов источника или как выходы для датчиков. Эти порты можно соединять с блоками базовой библиотеки.
Типы переменных
-
Потоковые — измеряются в одной точке (датчик подключен последовательно к элементу).
-
Разностные — это разности между двумя точками (датчик подключен параллельно к элементу).
| Физическая область | Библиотека | Потоковые переменные | Разностные переменные |
|---|---|---|---|
Пневматика |
Газ |
Массовый расход и расход энергии |
Абсолютное давление и температура |
Вращательное движение |
Механика / Вращательная |
Момент |
Угловая скорость |
Поступательное движение |
Механика / Поступательная |
Сила |
Линейная скорость |
Термодинамика |
Тепло |
Тепловой поток |
Температура |
Электричество |
Электричество |
Ток |
Напряжение |
Магнетизм |
Магнетизм |
Магнитный поток |
МДС |
Каждая переменная имеет величину и знак. Значение может быть положительным или отрицательным в зависимости от полярности датчика.