Модель камеры в SimInTech

Вспоминая правило первое, решаем задачу по частям, создаем модель камеры и подключаем ее к уже испытанной и проверенной модели плунжера.Для создания модели камеры нам в общих константах проекта понадобятся две новые величины V0– начальный объем камеры и Е = 13e8 – приведенный объемный модуль упругости, добавим их в нашем главном скрипте программы:

Рисунок 1. Константы в скрипте программы

Примечание: обратите внимание на перенос знака «точка с запятой». Все константы разделены запятыми, секция заканчивается «точкой с запятой».
Входными параметрами для расчета является расход жидкости Q, положение поршня x и скорость перемещения v (смотри формулу *). Поставьте новый блок типа «Язык программирования» на схему и просто перепишите уравнения * и *.

Рисунок 2. Модель камеры цилиндра

Скорость перемещения плунжера необходимо забрать из блока плунжера с пружиной. Для этого меняем текст модели в готовом блоке, добавив еще один выход (см. Рисунок 3).

Рисунок 3. Модель плунжера с добавленных выходом - скоростью

Соединяем схему как показано на рисунке (Рисунок 4), подписываем блоки для удобства.

Рисунок 4. Общая модель цилиндра и камеры

В принципе можно запустить проект на моделирование и получить несуразные астрономические значения перемещения плунжера в тысячи километров.

Но можно включить голову и вспомнить, что на предыдущем этапе мы подавали на вход модели плунжера давления ступенькой с 200е5 Па (200 бар). Теперь нам нужно из этого блока подать такой расход, чтобы в камере сформировалось давление 200 бар.

Если использовать блок ступенька, то в момент его включения начнет подаваться расход, и он будет постоянным в течение всего времени моделирования, а для требуемого повышения давления мы должны подать в камеру расход только на некоторое время, достаточное для создания давления 200 бар, и после этого прекратить подачу.

Поскольку мы сейчас не знаем, сколько нужно закачать жидкости, для создания требуемого давления в 200 бар, мы используем блок Кусочно-постоянная из закладки «Источники». В качестве параметров зададим «прикидочные» значения, приведенные на рисунке (Рисунок 5).

Рисунок 5. Настройки источника расхода в камеру

В данном блоке задается 3 интервала по 1 секунде. На первом интервале расход 0, на втором интервале расход 1, на следующем и до конца расчета расход 0. Таким образом мы моделируем накачку камеры расходом 1 м3/c в течение одной секунды. Логично, что такой расход создаст невозможное давление, но мы подберем ее на следующей итерации, сейчас мы просто посмотрим, что у нас получается.Чтобы понять, насколько мы не угадали с расходом, включим отображение значений на линиях связей (см. Рисунок 6), что позволит нам видеть, какое давление создано этим объемом жидкости.

Рисунок 6. Результаты расчета первое приближение

Результаты расчета показывают, что мы «не угадали» и давление в камере установило на уровень около 3.84 е11 вместо необходимого 200е5 (200бар).Путем подбора определяем, что для создания давления в 200 бар необходимый расход должен составлять примерно 0.98e-7 в течение 1 секунды. Результаты моделирования – на рисунке (Рисунок 7).

Рисунок 7. Результаты моделирования равномерной подачи в камеру

На графике видно, что если расход подавать равномерно в течение секунды, то на начальном этапе происходит рост, с колебаниями, затем устанавливается практически равномерный процесс перемещения в течение секунды, пока мы подаем расход в камеру, и затем после 2 секунд остановка с небольшими затухающими колебаниями.

Теперь нам интересно сравнить модель плунжера с пружиной, которую мы создали на первом этапе и ту же модель, но уже подключённую к камере. Поскольку первую модель мы нагружали ударной нагрузкой (ступенькой), то для формирования похожего импульса, необходимо быстро подать в камеру объем, который необходим для создания такого же давления, но за более короткое время. Можно попробовать сократить время импульса, например в 10 раз, и увеличить в 10 раз расход.

Скопируем блок плунжера с пружиной и подадим на него ступеньку 200 бар.

Подадим на вход камеры расход импульсом длительностью 0.1 секунды, подобрав его так, чтобы конечное давление было около 200 бар. Должна получится примерно такая модель как на рисунке (Рисунок 8).

Рисунок 8. Сравнение модели плунжера с камерой и без камеры

Если посмотреть на графики, видно, что в течении 0,1 секунды пока идет подача расхода в камеру идет перемещение плунжера, которое потом затухает быстрее, чем без камеры (с мгновенным ростом давления), что похоже на правду.

Видно, что у нас положение плунжера примерно соответствует полученному при отдельном моделировании. Таким образом, мы с помощью SimInTech решили еще одну подзадачу.

Остался последний рывок!