定容室(G)

固定体积的气体和可变数量的端口

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库:
Simscape / Foundation Library / Gas / Elements

描述

的定容室(G)块模型模拟了天然气网络中的质量和能量存储。这个室里的气体体积是恒定的。它可以有一个到四个入口。外壳可以与连接的气体网络交换质量和能量，并与环境交换热量，使其内部压力和温度随时间变化。压力和温度的变化是基于气体体积的可压缩性和热容量。

质量平衡

质量守恒将质量流量与代表气体体积的内部节点的压力和温度的动力学联系起来:

$\frac{\partial 米}{\partial p} \cdot \frac{d p_{我}}{d t} + \frac{\partial 米}{\partial T} \cdot \frac{d T_{我}}{d t} ＝ {\dot{米}}_{一个} + {\dot{米}}_{B} + {\dot{米}}_{C} + {\dot{米}}_{D} ，$

地点:

$\frac{\partial 米}{\partial p}$ 是气体体积的质量在温度和体积不变的情况下对压强的偏导数。
$\frac{\partial 米}{\partial T}$ 是气体体积的质量在压强和体积不变的情况下对温度的偏导数。
p_我是气体的压强。港口压力一个，B，C,D等于这个压强，p_一个＝p_B＝p_C＝p_D＝p_我．
T_我是气体体积的温度。港口温度H等于这个温度，T_H＝T_我．
t是时间。
$\dot{米}$ _一个港口的质量流量是多少一个．当它流入区块时，与端口相关的流量是正的。
$\dot{米}$ _B港口的质量流量是多少B．当它流入区块时，与端口相关的流量是正的。
$\dot{米}$ _C港口的质量流量是多少C．当它流入区块时，与端口相关的流量是正的。
$\dot{米}$ _D港口的质量流量是多少D．当它流入区块时，与端口相关的流量是正的。

能量平衡

能量守恒将能量和热流速率与代表气体体积的内部节点的压力和温度的动力学联系起来:

$\frac{\partial U}{\partial p} \cdot \frac{d p_{我}}{d t} + \frac{\partial U}{\partial T} \cdot \frac{d T_{我}}{d t} ＝ Φ_{一个} + Φ_{B} + Φ_{C} + Φ_{D} + 问_{H} ，$

地点:

$\frac{\partial U}{\partial p}$ 是气体体积的内能在温度和体积不变的情况下对压强的偏导数。
$\frac{\partial U}{\partial T}$ 是恒定压强和体积下气体体积的内能对温度的偏导数。
Ф_一个港口的能量流量是多少一个．
Ф_B港口的能量流量是多少B．
Ф_C港口的能量流量是多少C．
Ф_D港口的能量流量是多少D．
问_H港口的热流速率是多少H．

完美和半完美气体模型的偏导数

质量的偏导数米热力学能U在定容条件下，气体体积相对于压力和温度的变化，取决于气体性质模型。对于完美和半完美气体模型，方程为:

$\begin{array}{l} \frac{\partial 米}{\partial p} ＝ V \frac{ρ_{我}}{p_{我}} \\ \frac{\partial 米}{\partial T} ＝ - V \frac{ρ_{我}}{T_{我}} \\ \frac{\partial U}{\partial p} ＝ V （ \frac{h_{我}}{Z R T_{我}} - 1 ） \\ \frac{\partial U}{\partial T} ＝ V ρ_{我} （ c_{p 我} - \frac{h_{我}}{T_{我}} ） \end{array}$

地点:

ρ_我为气体体积的密度。
V是气体的体积。
h_我是气体体积的比焓。
Z为压缩系数。
R为气体比常数。
c_π是气体在恒压下的比热。

真实气体模型的偏导数

对于真实气体模型，质量的偏导数米热力学能U的气体体积相对于恒定体积下的压力和温度，为:

$\begin{array}{l} \frac{\partial 米}{\partial p} ＝ V \frac{ρ_{我}}{β_{我}} \\ \frac{\partial 米}{\partial T} ＝ - V ρ_{我} α_{我} \\ \frac{\partial U}{\partial p} ＝ V （ \frac{ρ_{我} h_{我}}{β_{我}} - T_{我} α_{我} ） \\ \frac{\partial U}{\partial T} ＝ V ρ_{我} （ c_{p 我} - h_{我} α_{我} ） \end{array}$

地点:

β为气体体积的等温体积模量。
α为气体体积的等压热膨胀系数。

变量

要在模拟之前为块变量设置优先级和初始目标值，请使用变量选项卡中的变量部分在街区物业检查器)。有关更多信息，请参见设置块变量的优先级和初始目标和有限气体体积块体的初始条件．

假设和限制

室壁是完全刚性的。
端口之间没有流动阻力一个，B，C,D还有房间内部。
端口之间无热阻H还有房间内部。

港口

保护

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`一个`——室入口
气体

与燃烧室进口相关联的气体保存端口。

`B`——室入口
气体

与第二室进口相关联的气体保存端口。

依赖关系

如果您设置数量的端口参数2，3.,或4．

`C`——室入口
气体

与第三室入口相关的气体保存端口。

依赖关系

如果您设置数量的端口参数3.或4．

`D`——室入口
气体

与第四室入口相关的气体保存端口。如果一个腔室有四个进口端口，你可以使用它作为交叉连接的结。

依赖关系

该端口只有在设置数量的端口参数4．

`H`-箱内温度
热

与腔内气体温度有关的热保存口。

参数

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`室体积`-腔内气体的体积
0.001 m ^ 3(默认)

腔内气体的体积。腔体是刚性的，因此在模拟过程中其体积是恒定的。假定腔室始终充满气体。

`数量的端口`-进气口的数量
`1`(默认)|`2`|`3.`|`4`

进气口在燃烧室的数量。腔室可以有一个和四个端口，标记从一个来D．当修改参数值时，对应的端口会暴露或隐藏在块图标中。

`A口截面积`-与燃烧室进口流道正常的面积
`0.01 m ^ 2`(默认)

燃烧室入口在端口的横截面积一个，在垂直于气体流动路径的方向。

`B口截面积`-与燃烧室进口流道正常的面积
`0.01 m ^ 2`(默认)

燃烧室入口在端口的横截面积B，在垂直于气体流动路径的方向。

依赖关系

时启用端口B是看得见的，也就是什么时候数量的端口参数设置为2，3.,或4．

`C口截面积`-与燃烧室进口流道正常的面积
`0.01 m ^ 2`(默认)

燃烧室入口在端口的横截面积C，在垂直于气体流动路径的方向。

依赖关系

时启用端口C是看得见的，也就是什么时候数量的端口参数设置为3.或4．

`D口横截面积`-与燃烧室进口流道正常的面积
`0.01 m ^ 2`(默认)

燃烧室入口在端口的横截面积D，在垂直于气体流动路径的方向。

依赖关系

时启用端口D是看得见的，也就是什么时候数量的端口参数设置为4．

模型的例子

建筑通风

模拟建筑物内的通风回路。建筑内部的风量分为四个区域。通风机组将冷空气吹入1区，并从3区抽走空气。提取的空气可以选择性地回收回区域1。可以打开区域4的一扇门，将空气排到大气中。

扩展功能

C / c++代码生成
使用Simulink®Coder™生成C和c++代码。金宝app

另请参阅

水库(G)

主题

气体系统建模

介绍了R2016b

定容室(G)

描述

质量平衡