Объект: HT21HA

../../../../_images/logo_ru_no_text.png

Библиотека: HydroThermo2

Имя на уровне решателя: HT21HA

Аннотация: Газогидроаккумулятор

Обозначение: Газогидроаккумулятор

Порты (степени свободы) компонента:

№

Обозначение порта

Тип

Наименование порта

1

PortA

THYDRAULIC

Теплогидравлический порт А

Пользовательские параметры модели:

№

Параметр

Тип

Описание

Единица

Значение по умолч.

1

Cd_dross

real

Коэффициент сопротивления дросселя

0.72

2

D_dross

real

Диаметр дросселя, м

m

0.1

3

Dead_V_gas

real

Мертвый объем газа, м3

m**3

1e-3

4

Fluid_in

Среда на входе

Fluid

5

Gas

Тип газа в аккумуляторе

10

6

Initial_V_gas

real

Начальный объем газа, м3

m**3

0.02

7

L_demph_perc

real

Длина 1 демпфера в вычисленной длине хода поршня, %

m

10.0

8

L_dross

real

Длина дросселя, м

m

0.01

9

Mass_piston

real

Масса поршня, кг

kg

100

10

P_fluid

real

Начальное давление жидккости, Па

Pa

101325

11

P_gas

real

Начальное давление газа, Па

Pa

101325

12

S_piston

real

Площадь поршня, м2

m**2

0.1

13

T_fluid

real

Начальная температура жидкости, К

K

293.15

14

T_gas

real

Начальная температура газа, К

K

293.15

15

V_max_gas

real

Максимальный объем газа, м3

m**3

0.04

16

V_total

real

Полный объем гидроаккумулятора, м3

m**3

0.05

17

k_demph

real

Коэффициент жесткости пружины демпфера, Н/м

N/m

20000

Расчетные и измеряемые величины:

№

Параметр

Описание

Единица

1

V_Pressure1

Давление на порте

Pa

2

V_SpecificEnthalpy1

Удельная энтальпия;

J/kg

3

V_Density1

Плотность рабочей среды;

kg/m**3

4

V_Temperature1

Температура рабочей среды на порте;

K

5

S_MassFlow1

Массовый расход на порте ;

kg/s

6

S_EnthalpyFlow1

Поток энтальпии на порте ;

W

Пример использования компонента

Модель газогидроаккумулятора (HT21HA)

Элемент моделирует устройство, предназначенное для накопления и отдачи энергии рабочей жидкости за счёт сжатия и расширения газа. Модель учитывает полный объём аккумулятора, максимальный и начальный объёмы газа, мёртвый объём газа, площадь и массу поршня, параметры демпфирующих устройств, характеристики дросселя, а также начальные давления и температуры жидкости и газа. Используется в гидравлических системах для сглаживания пульсаций давления, компенсации утечек, накопления энергии при торможении и аварийного питания гидроприводов.

Изменение объема и перемещение поршня при внешнем постоянном давлении 121325 Па.

Начальные данные:

Параметры модели (HT21HA1)
V_total = 0.05 - Полный объем гидроаккумулятора, м^3
V_max_gas = 0.04 - Максимальный объем газа, м^3
Dead_V_gas = 1e-6 - Мертвый объем газа, м^3
S_piston = 0.1 - Площадь поршня, м²
Mass_piston = 0.1 - Масса поршня, кг
Initial_V_gas = 0.02 - Начальный объем газа, м^3
L_demph_perc = 0.0 - Длина 1 демпфера в вычисленной длине хода поршня, %
k_demph = 0.0 - Коэффициент жесткости пружины демпфера, Н/м
L_dross = 0.01 - Длина дросселя, м
D_dross = 0.1 - Диаметр дросселя, м
Cd_dross = 0.72 - Коэффициент сопротивления дросселя
P_fluid = 101325 - Начальное давление жидкости, Па
T_fluid = 293.15 - Начальная температура жидкости, К
P_gas = 101325 - Начальное давление газа, Па
T_gas = 293.15 - Начальная температура газа, К
Fluid_in = oil - Среда на входе (масло)
Gas = 10 - Тип газа в аккумуляторе (воздух)

Параметры источника давления (HT15PT1)
P = 121325 Па - Внешнее постоянное давление
T = 293.15 К

Параметры интегрирования
end = 8 с - Время интегрирования
control = 1e-9 - Точность контроля

Схема тестирования:

Схема содержит газогидроаккумулятор HT21HA1, к входному гидравлическому порту которого подключён источник давления HT15PT1 с давлением 121325 Па и температурой 293.15 К. Начальное давление в баке инициализировано 101325 Па. Происходит постепенное перетекание жидкости через дроссель внутрь объекта бака. Датчик объемного расхода Qv фиксирует величину перетечки, которая затем интегрируется (Integrator) для получения суммарного изменения объема. Перемещение поршня регистрируется как X_piston1. Результаты выводятся на осциллографы RUN и Qv_integral.

Результат:

Давление на источнике 121325 Па приводит к перемещению мембраны. Объемы внутри бака инициализированы давлением 101325 Па. Происходит постепенное перетекание жидкости через дроссель внутрь объекта бака. Датчик объемного расхода фиксирует величину перетечки. Перетекло суммарно 0.002424 м³.

Для воздуха уравнение адиабаты: pv^γ = const.

\[\begin{split}\begin{aligned} V_{\text{итог}}^{1.4} &= \frac{101325 \cdot 0.02^{1.4}}{121325} \\ V_{\text{итог}} &= 0.01758\ \text{м}^3 \\ \Delta V &= 0.02 - 0.01758 = 0.00242\ \text{м}^3 \end{aligned}\end{split}\]

На графике Qv_integral показано изменение интеграла объемного расхода во времени: обе кривые (HT21HA.qv_integral и HT21HA.qv_integral_x) полностью совпадают и выходят на установившееся значение примерно 0.002424 м³. На графике RUN представлены зависимости перемещения поршня (HT21HA.HT21HA1.X_piston1) и объема газа (HT21HA.HT21HA1.Volume). Перемещение поршня возрастает до примерно 0.024 м, объем газа уменьшается от 0.02 до 0.01758 м³, что соответствует расчету по адиабате.

Формулы для расчёта:

\[\begin{split}\begin{aligned} p \cdot v^{\gamma} &= \text{const} \\ V_{\text{итог}} &= \left( \frac{P_{\text{нач}} \cdot V_{\text{нач}}^{\gamma}} {P_{\text{кон}}} \right)^{1/\gamma} \\ \Delta V &= V_{\text{нач}} - V_{\text{итог}} \\ \Delta x &= \frac{\Delta V}{S_{\text{piston}}} \end{aligned}\end{split}\]

где: \(\gamma = 1.4\) — показатель адиабаты для воздуха, \(P_{\text{нач}} = 101325\) Па, \(V_{\text{нач}} = 0.02\) м³, \(P_{\text{кон}} = 121325\) Па, \(S_{\text{piston}} = 0.1\) м².

Схема теста
../../../../_images/HT21HA.sch.png

Рисунок 1 - Схема теста

Графики результатов теста
../../../../_images/HT21HA.Qv_integral.png

Рисунок 2 - Интеграл объемного расхода (HT21HA.qv_integral и HT21HA.qv_integral_x)

../../../../_images/HT21HA.RUN.png

Рисунок 3 - Совмещённый график RUN (HT21HA.qv_integral, HT21HA.qv_integral_x, HT21HA.V1, HT21HA.HT21HA1.X_piston1, HT21HA.HT21HA1.Volume)