目的应用程序

气体库包含基本元素，如孔板，腔室，气动-机械转换器，以及传感器和源。使用这些块来模拟气体系统，如应用:

可以使用气体性质（G）块。这个方块让你在三种理想水平之间选择:完美气体，半完美气体，或真实气体(见天然气属性模型)．

网络变量

通过变量为压力和温度，通过变量为质量流量和能量流量。请注意，这些选择导致一个伪键图，因为压力和质量流量的乘积不是功率。

天然气属性模型

气体库支持在相同的气体域内的完美金宝app气体、半完美气体和真实气体，以覆盖广泛的建模需求。这三种气体性质模型提供了模拟速度和精度之间的权衡。它们还支持增量工作流:从一个简单的模型开始，这只需要关于工作气体的最小信息，然后当有更详细的气体属性数据时，在模型的基础上进行构建。

的方法来选择气体属性模型气体性质（G）块，它指定所连接电路中的气体特性。

下表总结了每种气体性质模型的不同假设。

理想气体定律在Simscape™Foundation gas库中实现为

地点:

压缩系数，Z，通常是压力和温度的函数。它解释了与理想气体行为的偏差。当温度升高时，气体是理想的Z= 1．在完全和半完全气体性质模型中，Z一定是常数，但不一定等于1。例如，如果你正在模拟一个非理想气体(Z≠1)，但系统的温度和压力变化不大，可以使用完美气体模型并指定一个适当的值Z.下表列出了压缩系数Z对于293.15 K和0.101325 MPa的各种气体:

采用理想气体模型，定值为Z根据气体类型和操作条件进行调整，使您避免了转移到半完美或真实气体性质模型的额外复杂性和计算成本。

完美的气体性质模型是对天然气网络建模的一个很好的开始选择，因为它简单、计算效率高，并且对工作气体的信息要求有限。它对单原子气体是正确的，而且在标准条件下，它对干燥空气、二氧化碳、氧气、氢、氦、甲烷、天然气等气体是足够精确的。

当燃气网接近饱和边界或在很宽的温度范围内运行时，工作气体会表现出温和的非理想特性。在这种情况下，在用理想气性模型成功模拟天然气网络后，可以考虑切换到半理想气性模型。

最后，如果工作气体表现出强烈的非理想行为，例如带有大分子的重气体，考虑切换到实际气体性质模型。这个模型在计算成本方面是最昂贵的，并且需要工作气体的详细信息，因为它使用了所有属性的二维插值。

含气区块

气域中的组件使用控制体积建模。控制体积包含组件内部的气体，并将其与周围环境和其他组件分离。通过控制表面的气体流动和热流由端口表示。组件内部的气体体积使用内部节点表示，该节点提供组件内部的气体压力和温度。这个内部节点是不可见的，但是您可以使用Simscape数据日志访问它的参数和变量。有关更多信息，请参见关于模拟数据记录．

气体库中的以下块被建模为具有气体体积的组件控制储层(G)和水库（G），体积被假定为无限大。

其他部件的气体体积相对较小，因此气体进入部件之前在部件内部的时间可以忽略不计。这些组件被认为是准稳态的，它们没有内部节点。

参考节点和接地规则

不同于机械和电气领域，在一个领域内的每个拓扑上不同的电路必须包含至少一个参考块，天然气网络有不同的接地规则。

具有气体体积的块体包含一个内部节点，该节点提供组件内部的气体压力和温度，因此作为燃气网络的参考节点。每个连通的燃气网络必须至少有一个参考节点。这意味着每个连接的天然气网络必须至少有一个区块含气区块．换句话说，不含气量的燃气网是无效燃气网。

Foundation Gas库包含绝对引用(G)但不像其他领域，您不使用它接地气体电路。该项目的目的绝对引用(G)块是为压力温度传感器(G)．如果你使用绝对引用(G)在天然气网络的其他地方，它将触发模拟断言，因为气体压力和温度不能在绝对零度。

有限气体体积块体的初始条件

本节讨论在有限气体体积下建模的区块的具体初始化要求。这些块列在含气区块．

气体体积的状态是通过质量流和能量流与连接块的相互作用而动态演化的。时间常数取决于气体体积的可压缩性和热容量。

气体体积的状态由块体内部节点的微分变量表示。作为微分变量，它们需要在模拟开始前指定初始条件。以有限气体积为模型的每个区块的对话框有变量选项卡，它列出三个变量:

默认情况下,气体体积压力和气体体积温度具有高优先级，目标值等于标准条件(0.101325 MPa和293.15 K)．您可以调整目标值，以表示该区块的气体体积的适当初始状态。气体体积密度具有默认优先级没有一个因为只需要三个变量中的两个的初始条件就可以完全确定气体体积的初始状态。如果需要，指定初始条件的另一种方法是更改气体体积密度使用适当的目标值设置为高优先级，然后更改任何一个气体体积压力或气体体积温度没有优先级。

重要的是，三个变量中只有两个被设置为优先级高的对于每个气体体积有限的区块。在所有三个变量上放置高优先级约束会导致过度规范，求解器无法找到满足期望初值的初始化解决方案。相反，只在一个变量上设置高优先级约束会使系统未被指定，求解器可能会解析具有任意和意外初值的变量。有关变量初始化和处理过度规范的更多信息，请参见质量-弹簧-阻尼系统变量的初始化．

在无限大气体体积的区块中，假定气体体积的状态为准稳态，不需要指定初始条件。

扼流

气体流过当地限制(G)，变量局部约束(G),或管(G)积木可能会堵塞。当流速达到局部声速时，会发生阻塞。当水流被阻塞时，阻塞点的速度不能再增加。但是，如果气体密度增加，质量流率仍然会增加。这可以通过增加阻塞点上游的压力来实现。阻塞对气体网络的影响是，通过包含阻塞块的支管的质量流量完全取决于上游压力和温度。只要保持阻塞状态，该阻塞质量流量与下游压力的任何变化无关。

下面的模型说明了阻塞流。在这个模型中斜坡块的斜率为0.005，起始时间为10。的金宝appSimulink-PS转换器块有输入信号单元设置为Mpa．所有其他块都有默认的参数值。仿真时间为50秒。当你模拟这个模型时，A口的压力当地限制(G)从10秒开始，气阻随大气压线性增加。B口的压力固定在大气压下。

的记录模拟数据当地限制(G)块。在(Mach_R)在20秒左右达到1，表示流体阻塞。质量流量(马多萨)，随着压差的增加，流体处于典型的二次曲线状态。但是，由于壅塞质量流量仅与上游压力和温度有关，且上游压力呈线性增加，因此壅塞后的质量流量呈线性增加。

壅塞质量流量只取决于上游条件，这一事实可能导致与a不相容质量流量源(G)或者一个可控质量流量源(G)连接阻塞块的下游。考虑下一个插图中显示的模型，其中包含可控质量流量源(G)块，而不是可控压力源(G)．

如果源要求的质量流量从左到右通过当地限制(G)，即使流体阻塞，模拟也会成功可控质量流量源(G)应该在堵塞区域的上游。然而，在这个模型中获得块反转流动方向，以便可控质量流量源(G)是阻塞块的下游。阻塞块上游的压力当地限制(G)是固定在大气压下的。因此，在这种情况下扼流质量流量是恒定的。随着所要求的质量流量的增加，最终它将大于扼流质量流量的恒定值。此时，指令质量流量和扼流质量流量不能协调，模拟失败。在Simscape Results Explorer中查看记录的模拟数据显示，模拟恰好在马赫数达到1时失败，流变得阻塞。

一般来说，如果一个模型很可能阻塞，使用压力源而不是质量流量源。如果一个模型包含质量流量源块而模拟失败，则使用Simscape Results Explorer检查所有马赫数变量当地限制(G)，变量局部约束(G)和管(G)与质量流量源沿同一分支连接的块。如果在马赫数达到1时发生模拟故障，则可能有下游质量流量源试图控制大于可能阻塞质量流量的质量流量。

限制块的马赫数变量称为Mach_R这个管(G)块有两个马赫数变量，Mach_A和Mach_B，分别表示端口A和端口B处的马赫数。

倒流

通过电路的气体流动将能量从一个气体体积传递到另一个气体体积。因此，两个连通块之间的能量流量取决于流动方向。如果气体流从块到块B,然后两个街区之间的能量流率是基于块的具体总焓A。相反,如果气体流从块B阻止,然后两个街区之间的能量流率是基于块的具体总焓B为模拟健壮性平滑的过渡,能量流率还包括基于两个块在低质量流率下的特定总焓的差异的贡献。平滑区域由气体性质（G）块参数反流马赫数阈值．

这种方法的结果是，两个连接块之间的节点的温度代表该节点上游的气体体积的温度。如果在节点处有两条或两条以上的上游流动路径合并，则节点处的温度表示合并气体流的理想混合的加权平均温度。

对于表现出快速流动逆转和块间温差大的模型，模拟的稳健性可能是一个挑战。快速逆流可能是由于在大体积气体之间存在低流动阻力(例如短管道)的结果。大的温差可能是由于热源增加了能量以保持模型中大的压差，而耗散很少。在这些模型中，可能需要增加反流马赫数阈值参数值，避免模拟失败。