Объект: HT21HA

Библиотека: HydroThermo2

Имя на уровне решателя: HT21HA

Аннотация: Газогидроаккумулятор

Обозначение:

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

Рисунок 1 - Схема теста

Графики результатов теста

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

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