Разработка модели электрогидравлического вихревого регулирующего элемента в Sinulink
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
создания, моделирования и макетирования цифровых систем обработки сигналов.
-Nonlinear Control Design Blockset - интерактивный подход к автоматизированному проектированию систем управления.
-Fixed-Point Blockset - библиотеки блоков Simulink для моделирования поведения систем управления и динамических фильтров с фиксированной точкой.
-Simulink Report Generator - позволяет создавать и настраивать отчеты из моделей Simulink и Stateflow в различных форматах, среди которых HTML, RTF, XML и SGML.
3.2 Основные расчетные соотношения для электрогидравлического регулирующего элемента
Распределение напряженности. Определение напряжённости на оси симметрии. Напряженность магнитного поля внутри вихревой камеры является распределенной величиной и зависит как от координаты z (по высоте камеры) так и от n (диаметр камеры)
На основе предыдущих разработок принято допущение, которое позволяет учитывать лишь неоднородность по высоте ЭГВРЭ как наиболее значимое. Аналитическое выражение для расчета распределения напряженности магнитного поля внутри вихревой камеры на оси симметрии имеет вид:
, (1)
где
,
где - поверхностная плотность магнитных зарядов штуцера;
- поверхностная плотность магнитных зарядов;
S1 - площадь поперечного сечения сердечника;
S2 - площадь поперечного сечения верхнего электрода (крышка камеры);
Ф - магнитный поток, проходящий по среднему стержню магнитной цепи;
z - координата по высоте камеры;
Dc, dc - внешний и внутренний диаметры сердечника;
Dук, dук - внешний и внутренний диаметры крышки камеры;
l - высота сердечника.
(2)
На рисунке 6 представлен график зависимости по высоте вихревой камеры при силе тока в 3А.
Рисунок 6 - График напряжённости между по высоте вихревой камеры на оси симметрии
Перемещение магнитожидкостного сенсора. Неоднородное магнитное поле ЭГВРЭ вызывает формирование в магнитной жидкости, расположенной внутри сенсора, магнитное давление, обусловленное свойствами магнитной жидкости
В связи с этим МЖС перемещается в область более сильного поля. Сенсор как и поле является распределенной величиной (перемещение зависит от координаты). Но в дальнейших расчетах используется центральная точка сенсора, совпадающая с осью симметрии. Расчетное соотношение имеет вид:
, (3)
где
,
где М- Намагниченность магнитной жидкости
m0 - магнитная проницаемость
lm- длина участка магнитопровода
i - ток
.2.3 Гидравлическое сопротивление камеры. Перемещение сенсора в сторону выходного отверстия вызывает рост гидравлического сопротивления устройства и следовательно уменьшения выходного расчета
Зависимость для гидросопротивления имеет вид:
, (4)
где - сопротивление участка, рассчитываемого как тройник;
- сопротивление участка, рассчитываемого как колено;
- сопротивление участка, рассчитываемого как внезапное сужение.
Общее гидравлическое сопротивление вихревой камеры условно выделено на участки представленные на рисунке 7:
а)гидравлическое сопротивление при слиянии потоков питания и управления (расчет тройника);
б)гидравлическое сопротивление при изменении направления потока (расчет колена);
а - Вихревая камера б - Слияние потоков питания и управления
в - Колено в гидросистеме г- Выходной канал с экраном, Py - расход и давление потока управления,, Pn -потока питания, Qc, Pc -суммарного потока
а - высота трубопровода, b - ширина, R - радиус осевой линии,
? - угол изгиба
Рисунок 7- Вихревая камера и её три участка
гидравлическое сопротивление при внезапном изменении величины скорости и перетекании потока через отверстие из-под экрана (расчет внезапного сужения).
1 участок вихревой камеры. На входе в вихревую камеру происходит слияние потоков питания и управления. Этот участок рассчитывается как вытяжной тройник (рисунок 7б).
В основные потери в вытяжном тройнике складываются из потерь на турбулентное смешение двух потоков, обладающих различными скоростями, потерь на поворот потока при выходе его из бокового ответвления в сборный рукав, потерь на расширение потока в диффузорной части и потерь в плавном отводе. При расчете течения в зоне выхода потоков питания и управления в вихревую камеру как течение в вытяжном тройнике, учтем:
-поток управления соответствует потоку прямого прохода;
-поток питания - потоку бокового ответвления;
суммарный поток - потоку сборного рукава;
угол ответвления соответствует ?/2.
Общий коэффициент сопротивления тройника, приведенный к кинетической энергии в сборном рукаве:
, (5)
где
,
где Fn - площадь поперечного сечения канала питания, м2;
Fc - площадь поперечного сечения результирующего канала, м2.
, (6)
,
где Qп - расход питания, м3/с;
Qс - расход суммарного потока, м3/с;
Qу - расход управления, м3/с.
где ,
,
где dп - диаметр канала питания, м.
D - диаметр вихревой камеры, м;
dc - диаметр магнитожидкостного сенсора, м;
Н - высота вихревой камеры, м.
2 участок вихревой камеры. В вихревой камере происходит закрутка струи. При этом поток жидкости обтекает магнитожидкостной сенсор. В зависимости от размеров МЖС поток рабочей жидкости может совершать различное число оборотов внутри вихревой камеры. Примем допущение, что поток рабочей жидкости совершает один полный