我正在尝试创建流组件的模块化模拟(首先不使用标准的Modelica.Fluid,用于学习和简化)。我决定首先担心质量流量(不是温度/焓),并创建了如下所示的连接器Stream
:
connector Stream
Real pressure;
flow Real m_flow;
end Stream;
使用此连接器,我想在整个简单系统中跟踪压力和流量:
flow source >> valve >> tank >> pump >> flow sink
我为这些组件创建了以下模型:
model FlowSource "Flow Source can be used as a starting point of a flow"
parameter Real pressure = 1.0 "Pressure of the source";
Stream outlet;
equation
outlet.pressure = pressure;
end FlowSource;
model Valve
parameter Real Cv "Valve Coefficient, Cv";
Real setpoint(min=0,max=1) "Valve setpoint";
Real dp(start=1) "Pressure drop across the valve";
Real m(start=Cv) "Flow through the valve";
Real f(min=0,max=1) "Valve Characteristic f(setpoint)";
Stream inlet, outlet;
equation
inlet.m_flow + outlet.m_flow= 0.0; // Conservation of mass
dp = inlet.pressure - outlet.pressure; // Pressure drop calculation
f = setpoint; // linear valve
m = inlet.m_flow;
m = if(dp >= 0) then Cv*f*sqrt(dp) else -Cv*f*sqrt(-dp);
end Valve;
model Tank "Simple model of a tank"
parameter Real volume=1 "tank volume (m^3)";
parameter Integer num_ports=1 "Number of ports";
parameter Real static_pressure=1 "Internal Tank Pressure";
parameter Real initial_level = 0;
Stream[num_ports] ports "Stream Connectors";
Real level "Level in % 0-100";
protected
Real vol "Volume of medium in the tank";
initial equation
level = initial_level;
equation
for i in 1:num_ports loop
ports[i].pressure = static_pressure;
end for;
der(vol) = sum(ports.m_flow); // need to add density conversion
level = vol * 100 / volume;
end Tank;
model Pump "Simple model of a Pump"
Real setpoint(min=0,max=1) "setpoint of the pump (0.0 to 1.0)";
Stream inlet, outlet;
protected
Real dp "Pressure differential across the pump";
Real f "flow rate inside pump";
equation
inlet.m_flow+ outlet.m_flow= 0.0;
dp = outlet.pressure - inlet.pressure;
f = inlet.m_flow;
dp = (100-400*(f^2)); // insert better pump char. curve here
end Pump;
model FlowSource "Flow Source can be used as a starting point of a flow"
parameter Real pressure = 1.0 "Pressure of the source";
Stream outlet;
equation
outlet.pressure = pressure;
end FlowSource;
我可以创建这些模型的实例,并将它们连接在一个单独的模型中。但是我遇到了一个我认为是边界条件的问题。我想指定输入流体源的压力。随着流动进入油箱,阀门将在其上方产生压降。这取决于储罐内的标称压力与流体源之间的差异,应该可以正常工作。
问题是当泵遇到液槽时(或者我的泵直接进入油箱)。设置流体槽的压力会导致泵出现问题,因为它还会设置泵出口的压力(它们已连接)。泵的压力需要是入口压力和流量的函数(它应该给系统增加一些压力),并且应该基于此计算水槽的压力。然而,在dp的计算中也需要这种压力......所以我最终成了一个圆圈。
我做错了什么,是否有更好的方法来实现这样的系统?
谢谢!
编辑: 我忘了提到设定点(泵还没有实现它)是在主模型中设置的,它使用这些模型和方程。所以我的所有模型都是平衡的。 (见下面对答案的评论)。
答案 0 :(得分:3)
我的第一个建议是对每个组件进行“单元测试”。在那时你已经看到泵和阀门模型也有一个变量(或者缺少一个等式)。
如果你想对你的坦克模型进行单元测试,你应该制作一个质量流量源的模型(你称之为FlowSource
的那个实际上是压力源)并将它们中的两个连接到你的坦克。
在阀门模型中,您应该setpoint
参数或外部输入。在泵模型中,不使用变量setpoint
,因此您可以删除它或将其作为参数。
一旦你修复了你的模型就可以了。
我将修复程序放在mo文件中,您可以在此处获取:
https://drive.google.com/file/d/0B8ojPn4YxnI9blRodUVWUjVGTE0/view?usp=sharing
此致 Rene Just Nielsen