Самоучитель по вентиляторам 2 - Система проектирования - часть 1

В этом учебном пособии мы рассмотрим типичный случай проектирования системы в рамках Requirements & Systems Portal. Этот процесс включает в себя создание цифровой модели и разбивку системы, расчет параметров производительности, исследование компромиссов и принятие проектных решений.

Мы рассмотрим этот пример в двух частях. В первой части мы рассмотрим разбивку системы и внутренние расчеты системы. Вторая часть посвящена компромиссам, проектным решениям и добавлению бюджетов в аналитический блок.

(1) Настройка валидаторов

Valitypes ensure that every new block you create already contains valis of a certain type with a default formula and unit (e.g. Mass, Power Consumption, etc.).

Убедитесь, что существуют правильные Valitypes.

• В левой боковой панели нажмите на символ "Настройки" в левом нижнем углу и выберите Settings из выпадающего списка.

Доступ к настройкам проекта

• Нажмите на кнопку Valitypes (1) на панели навигации, чтобы просмотреть все существующие валиды (см. рис Valitypes)

• Теперь проверьте, есть ли Mass и PowerConsumption Valitypes.

• Если их нет, добавьте их, нажав на кнопку + кнопку в правом нижнем углу, под заголовком страницы Valitypes и добавьте Valitypes с указанными выше именами.

• Измените свойства Valitypes так, чтобы ваша конфигурация выглядела так, как показано на рисунке Valitypes.

• Убедитесь, что оба флажка Add by Default активированы ☑ (2). Эти свойства будут автоматически добавляться к каждому новому созданному вами блоку (см. шаг 2 данного руководства). Be aware that the Default checkbox is a user setting; this will not affect which Valitypes other users have checked as Default.

(2) Добавьте системы в проект

Let's start building your fan! Every product can be broken down into its sub-systems, like a tree. The hierarchical system tree is one of the core features of Requirements & Systems Portal.

Создайте "веер" систем

В модуле проектирования системы вы можете создать и получить доступ к дереву системы, которое включает все системы и подсистемы, в том числе технические параметры (Valis). В левой боковой панели нажмите на кнопку System Design (1) Модуль.

• Создайте новый блок с помощью кнопки + Add Block (2) на панели навигации проекта. Назовите новый блок Fan (3) и нажмите кнопку Create (4) (см. рис Creating a new Block)

• Вы видите, что Valis "Mass" и "PowerConsumption", которые мы настроили в Настройках Valitypes, были автоматически добавлены в ваш новый блок. Кроме того, если вы не отметили их как "Добавить по умолчанию", вы всегда можете добавить новые валиды в свой блок, нажав кнопку "Добавить свойство" в правом нижнем углу (см. рис Add a new Vali).

Добавление нового вали

Разбивка системы

Поскольку мы создали нашу систему, пришло время разбить ее на подсистемы или части.

• Теперь щелкните правой кнопкой мыши на новом Fan Блок на панели навигации и выберите + Add Block. Назвать новый блок Propeller. После этого разверните веерный блок, чтобы увидеть новый подблок в дереве навигации.

• Повторите действия для создания субблоков вентилятора Motor, Speed_Controller, и Structure. Вы можете нажать кнопку "Enter" на клавиатуре или выбрать опцию Create & add new чтобы создать несколько блоков, не покидая всплывающего окна.

• Теперь дерево вашей системы должно выглядеть так, как показано на рисунке Fan Structure.

Структура вентилятора - основная система Вентилятор подразделяется на подсистемы Двигатель, Пропеллер, Контроллер_скорости и Структура.

(3) Изменение технических параметров (Valis)

In Requirements & Systems Portal, Valis are technical parameters that contain your engineering values. Valis have properties such as formulas, values, history, and much more. Your newly created Blocks already contain two Valis, Mass и PowerConsumption. Итак, давайте продолжим и добавим ценность вашим Валисам!

Изменение массы и значения энергопотребления

• Если вы хотите увидеть больше информации и атрибутов для вашего Валиса, вы можете просто нажать на название Валиса. Откроется страница "Подробности" вали, где вы также сможете изменить его формулу. Но сейчас давайте просто изменим значения в представлении списка

• В представлении списка дважды щелкните на 0g и 0W для следующих блоков и введите новые значения, дважды щелкнув по ячейкам.

• Введите следующие значения для каждого блока:

  • Motor: Mass = 110g, PowerConsumption = 1W

  • Propeller: Mass = 30g, PowerConsumption = 0W (обязательно введите "0W" вместо "soc()")

  • Speed_Controller: Mass = 15g, PowerConsumption = 0.1W

  • Structure: Mass = 80g, PowerConsumption = 0W (обязательно введите "0W" вместо "soc()")

  • Смотрите пример на рисунке Adding Mass to the Motor чтобы увидеть, как это делается.

Добавление массы к двигателю - пример добавления значения массы к двигателю.

• Обратите внимание, что портал Requirements & Systems Portal автоматически рассчитал общую массу вентилятора, равную 235 г или 0,235 кг, и его общую потребляемую мощность, равную 1,1 Вт.

(4) Добавьте новое значение

In previous steps, we have shown how to add Valitypes. However, Valis (properties) are not restricted to mass and power consumption alone. Different properties can be added to the Blocks. In Requirements & Systems Portal, the user can create new Valis that can be a number with a unit or unitless. It can also be a matrix, textvali (e.g., material), datevali (e.g., purchase date) and datasets(two dimensions). You can access Valis in formulas using the $ symbol in any field.

Добавьте КПД пропеллера и передаваемую мощность

• Перейдите в Propeller Блок.

• Выберите кнопку + кнопку в правом нижнем углу (1) чтобы открыть Create Property диалог. Введите Efficiency (2) в поле "Имя" и 0.85 в Formula поле (3)

• Оставьте поле единицы измерения пустым и нажмите кнопку Create (4)

• Повторите процедуру для другой вали с именем power_delivered и добавьте формулу $Motor.PowerConsumption*$Propeller.efficiencyпосле ввода знака доллара появится выпадающий список, в котором можно выбрать нужное значение Vali ($).

• Оставьте поле единицы измерения пустым, чтобы портал Requirements & Systems Portal автоматически назначил правильную единицу измерения на основе расчета (W), затем нажмите Create. Таблица Propeller должна выглядеть так, как показано на рисунке Creating valis and using them in formulas.

Создание вали и использование их в формулах - С помощью знака доллара ($) вы можете втягивать вали в поля формул и выполнять вычисления.

• Если щелкнуть на имени конкретного вали, появится дополнительная информация и свойства. Попробуйте, нажав на power_delivered Вали. Вы увидите вид, показанный ниже.

Подробный вид вали - здесь вы можете увидеть формулу, свойства, информацию, подключенные копии, действия и получить доступ к дополнительным функциям, таким как история, анализ чувствительности и график связей.

(5) Детализация дизайна и повторное использование блоков

Once you have a basic design in place, you can create a more detailed model of your product. If there are Blocks that need to be duplicated, you can utilize the "connected copies" feature. This ensures that they remain synchronized: if you make changes to one connected Block, all others will be automatically updated as well.

В нашем примере у нас есть три лопасти ротора, и все они одинаковые.

Создайте три соединенных лопасти ротора.

• Щелкните правой кнопкой мыши на Propeller Блок и нажмите + Add Block чтобы создать подблок с именем Blade1.

• После создания этого блока щелкните на нем правой кнопкой мыши и выберите Copy & connect. Появится новый подключенный Блок Blade2 появится на том же уровне.

• Повторите предыдущий шаг, чтобы также создать Blade3.

• Выберите любое из трех лезвий и измените его Mass на 10g и PowerConsumption на 0W. Вы можете убедиться, что все подключенные лезвия теперь имеют одинаковые Mass и PowerConsumption.

Подключенные копии - три подключенных лезвия с одинаковыми свойствами.

Массовые бюджеты

Все вали с формулой "soc()", или "Сумма детей", имеют соответствующие таблицу и график бюджета, которые можно просмотреть в информации о вали (см. рис Budget Tables).

• Перейдите в “Fan“ Блок и нажмите на Mass Vali чтобы открыть вкладку "Детали". Нажмите на "Бюджет" (1) на вкладке подробностей, выделенной ниже, чтобы просмотреть разбивку общей массы вашего вентилятора.

• Вы можете развернуть структуру, нажав на стрелки (2 и 3).

• В разделе подробностей нажмите на круговую диаграмму (1) выделенную ниже, чтобы просмотреть разбивку общей массы вашего вентилятора. Круговая диаграмма показывает разбивку массы для подсистем нижнего уровня.

(6) Используйте поля

At an early development stage, you are usually not sure about the exact values of any property. This is why adding a margin to the value can be helpful. Requirements & Systems Portal propagates this uncertainty throughout all your calculations (linear uncertainty propagation).

Добавьте поля в столбец таблицы Vali

• Щелкните на блоке "Пропеллер". В таблице проверьте, видны ли столбцы с полями. Если нет, перейдите на вкладку Столбцы (справа - см. рис Margins) (1).

• В списке отметьте Margin+ и Margin- (2).

Добавьте маржу неопределенности к массе пропеллера.

• На ранних этапах проектирования вы можете не знать окончательного значения массы; в большинстве случаев в итоге масса оказывается выше ожидаемой. Для таких случаев вы можете добавить запас прочности к массе пропеллера. С помощью этого запаса портал Requirements & Systems Portal автоматически рассчитывает наихудший случай для вашего Vali. Давайте сделаем это на примере массы пропеллера (см. рис Margins on Valis).

• Нажмите на Propeller Блок и перейдите к Mass Vali.

• Добавьте верхнее поле "Margin+" (1) в Vali, дважды щелкнув по ячейке и введя значение 10 (что означает 10% отступ+) (2).

• Откройте вкладку "Детали Propeller Mass (щелкнув на Mass vali (3)). Это показывает, что наихудшее значение теперь составляет 0,033 кг из-за 10-процентного запаса+.

Значение наихудшего случая для пропеллера - значение наихудшего случая рассчитывается для массы пропеллера на основе заданных пределов.

• Если теперь перейти в Fan Блок и перейти к Mass вы увидите, что вентилятор Mass теперь имеет общий запас +1,28% и наихудшее значение 0,238 кг.