엔진 냉각 시스템

이 예제에서는 사용자 지정 열 유체 블록을 사용하여 기본 엔진 냉각 시스템을 모델링하는 방법을 보여줍니다. 정용량형 펌프는 냉각 회로를 통해 물을 순환시킵니다. 엔진의 열은 냉각수에 흡수되어 라디에이터를 통해 방출됩니다. 시스템 온도는 임계값을 초과하는 경우에만 라디에이터로 흐름을 전환하는 온도 조절 장치에 의해 조절됩니다.

사용자 지정 열 유체 블록에는 Fixed-Displacement Pump, Fluid Jacket, Radiator, Thermostat가 포함되어 있습니다. 블록 대화 상자의 소스 코드 링크를 클릭하면 코드를 검사할 수 있으며, 기존 Thermal Liquid Library 블록을 특정 응용 사례에 맞게 수정하는 방법을 살펴볼 수 있습니다.

Fluid Jacket과 Radiator는 Pipe (TL) 블록을 수정한 컴포넌트입니다. 이러한 컴포넌트는 질량 보존 방정식과 에너지 보존 방정식을 사용하여 동적 압축률과 열 용량의 영향을 모델링하기 위한 유체의 내부 부피를 나타냅니다. 유체 상태의 초기 조건을 제공하기 위해 압력과 온도의 기본 우선 순위는 높음으로 설정되어 있습니다.

Fixed-Displacement Pump는 Mass Flow Rate Source (TL) 블록을 수정한 컴포넌트입니다. Thermostat은 Local Restriction (TL) 블록을 수정한 컴포넌트입니다. 두 컴포넌트 모두 무시 가능한 부피의 유체를 포함하고 있다고 간주됩니다. 따라서 준정상으로 간주됩니다.

4개의 컴포넌트 모두 foundation.thermal_liquid.two_port_dynamic 또는 foundation.thermal_liquid.two_port_steady 기본 클래스에서 상속되며, 이러한 클래스는 평활화된 업윈드 방법을 기반으로 에너지 유량을 계산하는 공통 방정식을 구현합니다. 이 방법을 사용하면 에너지가 다운스트림으로 대류되어 열 유체 네트워크 전체에 정보를 적절하게 전파할 수 있습니다.

모델

엔진 서브시스템

Simscape 기록의 시뮬레이션 결과

다음 플롯은 엔진 냉각 시스템에서 온도 조절 장치 개방의 영향을 보여줍니다. 피스톤 온도는 온도 조절 장치가 개방될 때까지 꾸준히 상승합니다. 해당 시점에서 라디에이터를 통과하는 냉매의 흐름은 급격히 상승하고 바이패스 호스를 통과하는 냉매의 흐름은 감소합니다. 라디에이터를 통과하는 냉매가 열을 대기로 방출하므로 피스톤 온도는 더 천천히 상승합니다.

다음 플롯은 냉각 시스템의 여러 위치에서 시간에 따른 냉매의 밀도를 보여줍니다. 네트워크 전체에 걸쳐 냉매의 밀도는 국소 온도와 국소 압력에 따라 달라집니다.

유체 속성