Пневмогидравлический аккумулятор

в палитре на схеме

Блок реализует модель пневмогидравлического аккумулятора (ПГА) мембранного типа.

Блок имеет следующие особенности:
  • возможность выбора типа заправляемого газа (азот, аргон и диоксид углерода)
  • учитывается теплообмен с окружающей средой
  • состояние газа определяется в соответствие с законом Менделеева-Клапейрона (рассматривается идеальный газ)

Совместимые блоки

Соединение блока с другими блоками должно осуществляться в соответствии со следующим правилом: выходной гидравлический порт необходимо соединять с блоками, моделирующими течение через местное сопротивление. Например, с такими группами блоков, как "Дроссели", "Клапаны давления", "Распределители" и другими.

Математическая модель

Объем жидкости в ПГА определяется с помощью выражения:

где:
  • VOild — мертвый объем жидкости в ПГА (VOil ≥ VOild)
  • VGaspre — объем газа при предварительном заполнении (представляет собой весь объем ПГА без учета мертвого объема жидкости)
  • VGas — текущий объем газа в ПГА

Объемный расход жидкости в ПГА определяется по скорости изменения объема газовой полости:

При расчете таких параметров, как давление газа pGas, температура газа TGas и объем газа VGas, возможны следующие случаи:
  1. ПГА пуст

    Объем газа VGas равен объему газа при предварительном заполнении VGaspre :

    Давление масла pOil меньше давления газа pGas :

  2. ПГА заполнен

    Объем газа VGas меньше объема газа при предварительном заполнении VGaspre :

    Давление масла pOil равно давлению газа pGas :

Расчет величин, характеризующих состояние газа в ПГА, определяется в соответствие с уравнением Менделеева-Клапейрона:

где:
  • p — давление газа
  • R — газовая постоянная
  • T — температура газа
  • ν — удельный объем газа

Температура газа рассчитывается на основе первого закона термодинамики:

где:
  • U — внутренняя энергия
  • Pmech — механическая мощность
  • Pheat — тепловой поток между газом в ПГА и окружающей средой

Механическая мощность зависит от абсолютного давления газа в ПГА и скорости изменения объема газовой полости:

Для расчета теплообмена с окружающей средой используется следующее выражение:

где:
  • m — масса газа в ПГА
  • cV — удельная теплоемкость газа при постоянном объеме
  • τth и Taeff — тепловая постоянная времени и эффективная температура окружающей среды, вычисляемые с помощью внутренних процедур

Входные порты

Блок не имеет входных портов.

Выходные порты

Имя Описание Тип линии связи
A Гидравлический порт для подключения совместимых блоков ГС - Гидравлическая

Свойства

Название Имя Описание По умолчанию Тип данных
Основные настройки Свойства, определяющие основные настройки ПГА
Тип газа gas_type Тип заправляемого газа в ПГА. Возможные значения: "Азот (N2)", "Аргон (Ar)", "Диоксид углерода (CO2)" Азот (N2) Перечисление
Объем аккумулятора, л V_gas_pre Объем газа в ПГА при предварительной зарядке. Полный объем ПГА без учета мертвого объема жидкости 5 Вещественное
Давление предварительной зарядки, МПа p_gas_pre Избыточное давление газа при предварительной зарядке ПГА 15 Вещественное
Температура газа перед заполнением, °C t_gas_pre Температура газа в ПГА при предварительной зарядке 20 Вещественное
Мертвый объем, мл V_oil_d Мертвый объем жидкости в ПГА 50 Вещественное
Свойства окружающей среды Свойства, определяющие параметры окружающей среды
Температура окружающей среды, °C t_a Температура окружающей среды 20 Вещественное
Начальные условия Свойства, определяющие состояние в нулевой момент времени
Начальное давление жидкости, МПа p0_oil Избыточное давление жидкости в ПГА в начальный момент времени 0 Вещественное
Начальная температура жидкости, °C t0_oil Температура жидкости в ПГА в начальный момент времени. Свойство доступна при включенной опции в параметрах проекта "Учитывать изменение температуры" 40 Вещественное
Начальная температура газа, °C t0_gas Температура газа в ПГА в начальный момент времени 20 Вещественное

Параметры

Название Имя Описание Тип данных
Гидравлические параметры Рассчитываемые значения гидравлических параметров
Давление жидкости, МПа _p_oil Избыточное давление жидкости в ПГА Вещественное
Температура жидкости, °C _t_oil Температура жидкости в ПГА Вещественное
Объем жидкости, л _V_oil Объем жидкости в ПГА Вещественное
Объемный расход жидкости в аккумулятор, л/мин _Q_oil Объемный расход жидкости в ПГА Вещественное
Газовые параметры Рассчитываемые значения параметров газа
Давление газа, МПа _p_gas Избыточное давление газа в ПГА Вещественное
Температура газа, °C _t_gas Температура газа в ПГА Вещественное
Объем газа, л _V_gas Объем газа в ПГА Вещественное
Параметры теплового потока Рассчитываемые значения параметров теплового потока
Эффективная температура окружающей среды, °C _t_a_eff Эффективная температура окружающей среды Вещественное
Тепловая постоянная времени, с _tau_th Тепловая постоянная Вещественное
Тепловой поток, Вт _P_heat Тепловой поток между газом в ПГА и окружающей средой Вещественное

Примеры

Примеры использования блока: