FixDActingAsysmCylinder-缸体固定双作用非对称气缸

1)        模型路径

TYPneumatics.Actuators.FixDActingAsysmCylinder

2)        图标设计

缸体固定双作用非对称气缸图标

3)        功能描述

缸体固定双作用非对称气缸，其缸体为固定。模型包括活塞两侧容腔中的压力动力学、温度、库仑摩擦、静摩擦、粘性摩擦、重力和通过活塞的泄漏等。

模型在活塞杆端口处具备一个机械接口，可连接其他机械模型（如：负载等）使用。流量端口一般输入质量流量（kg/s），通过活塞两侧容腔计算输出压力（bar）。

通过阀的气体的种类以及气体建模的复杂程度可以通过参数进行选择。

4)        基本假设

        缸体末端不考虑具有弹性。

5)        模型接口

接口	变量	范围/单位	数据维度	数据类型	描述
port_A	p	bar	[1]	Real	接口压力
	m_flow	kg/s	[1]	Real	接口质量流量
	H_flow	W	[1]	Real	接口焓流
	T	degC	[1]	Real	接口温度
port_B	p	bar	[1]	Real	接口压力
	m_flow	kg/s	[1]	Real	接口质量流量
	H_flow	W	[1]	Real	接口焓流
	T	degC	[1]	Real	接口温度
flange_a	phi	deg	[1]	Real	转角（绝对）
	tau	N.m	[1]	Real	扭矩

6)        模型参数

tab参数	group参数	参数名称	默认值	单位	参数描述
常规	介质选择	GasType	Air_空气	/	气体种类选择
		Medium	半理想气体	/	气体模型选择
	模式选择	Model	"Thermal Exchange Model"	/	模型选择
	结构参数	stroke	0.3	m	活塞行程
		m	1000	kg	移动总质量
		diamp	25	mm	活塞直径
		diamr	12	mm	活塞杆直径
	死区	dead1	50	ml	液压缸左侧死区容积
		dead2	50	ml	液压缸右侧死区容积
	摩擦 泄露	visc	0	N/(m/s)	粘性摩擦系数
		leak	0	kg/(s.Pa)	泄漏率
	气体多变指数	kpoly	1.35	-	气体多变指数
初始化	参数	pA.start	0	bar	无杆腔初始压力
		pB.start	0	bar	无杆腔初始温度
		TA.start	20	degC	有杆腔初始压力
		TB.start	20	degC	有杆腔初始温度
	运动参数	s.start	0	m	活塞位移
		v.start	0	m/s	活塞速度
热特性参数	参数	kth	0	W/(m2.K)	热交换系数
		Text	20	degC	外部温度
限位参数	参数	k	1e8	N/m	限位块弹簧刚度
		cdamp	1e5	N.s/m	限位块阻尼
		distdef	0.001	mm	限位块最大变形量
高级	参数	stateSelect	StateSelect.always	/	优先选择位移s和速度v作为状态变量

7)        模型变量

变量类型	变量名称	单位	类型	描述
结果变量	pA	bar	Real	端口A的表压
	pB	bar	Real	端口B的表压
	pA_abs	bar	Real	端口A的绝对压力
	pB_abs	bar	Real	端口B的绝对压力
	TA	degC	Real	端口A的温度
	TB	degC	Real	端口B的温度
	m_inflow1	kg/s	Real	容腔左侧流入流量
	m_inflow2	kg/s	Real	容腔右侧流入流量
	H_inflow1	W	Real	容腔左侧流入焓流
	H_inflow2	W	Real	容腔左侧流入焓流
	s	m	Real	活塞位移
	v	m/s	Real	活塞速度
	a	m/s2	Real	活塞加速度
	mleak	kg/s	Real	泄漏流量
	h_leak	W	Real	泄漏比焓
	heatFlow1	W	Real	左侧与环境热交换热流
	heatFlow2	W	Real	右侧与环境热交换热流
	f_lim	N	Real	限位受力
中间变量	dp	bar	Real	压差
	pup	bar	Real	流入口压力
	Tup	degC	Real	流入口温度
	A1	m2	Real	活塞左侧有效作用面积
	A2	m2	Real	活塞右侧有效作用面积
	vol1	ml	Real	活塞左侧容腔体积
	vol2	ml	Real	活塞右侧容腔体积
	minvol	ml	Real	最小死区容积
	areaex1	m2	Real	左侧热交换表面积
	areaex2	m2	Real	右侧热交换表面积
	mgas1	kg	Real	左侧气体质量
	mgas2	kg	Real	右侧气体质量

8)        参数设置

1)        缸体固定双作用非对称气缸可以通过参数“Model”选择两腔内部压力和温度的计算方式，选择"Thermal Exchange Model"时采用平衡方程进行计算，并考虑与外界环境散热；选择"Polytropic Model"时采用气体多变指数来计算腔内压力和温度。

2)        选择"Thermal Exchange Model"模式时会考虑与外界环境换热，因此需要设置热特性参数“kth”和“Text”；选择"Polytropic Model"时需要设置参数“kpoly”；

3)        优先选择位移s和速度v作为状态变量。

9)        模型原理

缸体固定双作用非对称带质量气缸主要计算公式如下所示:

1)        力平衡方程

2)        腔室横截面积

3)        泄露量

4)        流量连续性方程

5)        质量平衡方程如下所示:

6)        能量平衡方程如下所示，等式右侧的能量分别为净焓流量、气体压缩产生的热量和通过接口或表面积与外界交换的热量。

7)        气体多变指数模式下的动态方程

8)        当容腔通过外表面与外界环境进行换热时，换热量计算式如下：

式中，

	摩擦力
	粘性摩擦系数
	限位力
	无杆腔面积
	有杆腔面积
	加速度
	活塞直径
	活塞杆直径
leak	泄露率
	流入总流量
	泄露流量
	活塞移动流量
	压缩流量
	密度
	比焓
	换热系数
areaex	换热面积
	外部温度
	工作温度

10)    参考文献

无