Прооперированный пилотами запорный клапан

Гидравлический запорный клапан, который позволяет поток в одном направлении, но может быть отключен экспериментальным давлением

Библиотека

Распределительные клапаны

Описание

Блок Pilot-Operated Check Valve представляет гидравлический прооперированный пилотами запорный клапан как основанную на таблице данных модель. Цель запорного клапана состоит в том, чтобы разрешить поток в одном направлении и блокировать его в противоположном направлении, как показано в следующей фигуре.

В отличие от обычного запорного клапана, прооперированный пилотами запорный клапан может быть открыт входным давлением _pA, экспериментальное давление _pX или оба. Сила, действующая на тарелку, основана на выражении

$F = p_{A} \cdot A_{A} + p_{X} \cdot A_{X} - p_{B} \cdot A_{B}$

где

p _A, p _B	Манометрические давления на терминалах клапана
p _X	Давление — прибор или дифференциал — на экспериментальном терминале
A _A	Область шпульки в камера
A, B	Область шпульки в камере B
A _X	Область экспериментальной камеры

Уравнение силы обычно выражается в немного измененной форме

$p_{e} = p_{A} + p_{X} \cdot k_{p} - p_{B}$

где k _p = A _X / A _A обычно упоминается как экспериментальное отношение, и p _e является эффективным перепадом давления через участника управления. Клапан остается закрытым, в то время как этот перепад давления через клапан ниже, чем давление взламывания клапана. Когда взламывание давления достигнуто, участник управления клапаном обеспечен от его места, таким образом создав проход между входным отверстием и выходом. Если скорость потока жидкости достаточно высока, и давление продолжает повышаться, область далее увеличена, пока участник управления не достигает его максимума. В данный момент область прохода клапана в ее максимуме. Область максимума клапана и взламывание и максимальные давления обычно обеспечиваются в каталогах и являются тремя основными параметрами блока.

Экспериментальное давление может быть дифференциальным значением относительно входного отверстия (порт A) или значение прибора (относительно среды). Можно выбрать соответствующую установку — Pressure differential (pX - pA) или Pressure at port X — использование выпадающего списка Pressure control specification. Если Pressure at port X выбран:

$p_{X} = p_{X, Abs} - p_{Банкомат},$

где нижний Atm обозначает атмосферное давление. Нижний X,Abs обозначает абсолютное значение в экспериментальном порте. Если Pressure differential (pX - pA) выбран:

$p_{X} = p_{X, Abs} - p_{A, Abs}$

где нижний A,Abs так же обозначает абсолютное значение во входном отверстии клапана (порт A). Экспериментальный перепад давления ограничивается быть больше, чем или равным нулю — если его расчетное значение должно быть отрицательным, нуль принят в расчете давления управления.

В дополнение к максимальной области область утечки также требуется, чтобы характеризовать клапан. Основная цель параметра не состоит в том, чтобы составлять возможную утечку, даже при том, что это также важно, но поддержать числовую целостность схемы путем препятствования фрагменту системы то, чтобы быть изолированным после того, как клапан полностью закрывается. Изолированная или “зависающая” часть системы могла влиять на вычислительную эффективность и даже вызвать отказ вычисления. Поэтому значение параметров должно быть больше, чем нуль.

По умолчанию блок не включает клапан вводная динамика и ламповые приемники ее вводная область непосредственно как функция давления:

$A = A (p)$

Добавление клапана, который вводная динамика обеспечивает непрерывному поведению, которое более физически реалистично, и особенно полезно в ситуациях с быстрым открытием клапана и закрытием. Зависимая давлением область A(p) прохода отверстия в уравнениях блока затем становится установившейся областью, и мгновенная область прохода отверстия в уравнении потока определяется можно следующим образом:

$A (t = 0) = A_{i n i t}$

$\frac{d A}{d t} = \frac{A (p) - A}{τ}$

В любом случае скорость потока жидкости через клапан определяется согласно следующим уравнениям:

$q = C_{D} \cdot A \sqrt{\frac{2}{ρ}} \cdot \frac{p}{{(p^{2} + p_{c r}^{2})}^{1 / 4}}$

$p_{e} = p_{A} + p_{X} \cdot k_{p} - p_{B}$

$A (p) = {\begin{array}{l} A_{l e a k} & для p_{e} < = p_{c r a c k} \\ A_{l e a k} + k \cdot (p_{e} - p_{c r a c k}) & для p_{c r a c k} < p_{e} < p_{\max} \\ A_{\max} & для p_{e} > = p_{\max} \end{array}$

$k = \frac{A_{\max} - A_{l e a k}}{p_{\max} - p_{c r a c k}}$

$Δ p = p_{A} - p_{B},$

$p_{c r} = \frac{ρ}{2} {(\frac{{Ре}_{c r} \cdot ν}{C_{D} \cdot D_{H}})}^{2}$

$D_{H} = \sqrt{\frac{4 A}{π}}$

где

q	Скорость потока жидкости через клапан
p	Перепад давления через клапан
p _e	Эквивалентный перепад давления через участника управления
`_pA,pB`	Манометрические давления на терминалах клапана
p _X	Манометрическое давление на экспериментальном терминале
k _p	Экспериментальное отношение, k _p = A _X / A _A
k	Коэффициент усиления клапана
CD	Коэффициент выброса потока
A	Мгновенная область прохода отверстия
A(p)	Зависимая давлением область прохода отверстия
A _init	Начальная буква открывает область клапана
`_Amax`	Полностью открытая область прохода клапана
`_Aleak`	Закрытая область утечки клапана
_{Трещина} p	Давление взламывания клапана
p _макс.	Давление, необходимое к полностью открытому клапан
p _cr	Минимальное давление для турбулентного течения
Re _cr	Критическое число Рейнольдса
D _H	Мгновенное отверстие гидравлический диаметр
ρ	Жидкая плотность
ν	Жидкая кинематическая вязкость
τ	Временная константа для ответа первого порядка открытия клапана
t	Время

Блок положительное направление от порта к порту B. Это означает, что скорость потока жидкости положительна, если она вытекает к B, и перепад давления определяется как $Δ p = p_{A} - p_{B},$ .

Основные предположения и ограничения

Открытие клапана линейно пропорционально эффективному перепаду давления.
Никакая загрузка на клапан, такой как инерция, трение, пружина, и так далее, не рассматривается.
Никакое потребление потока не сопоставлено с экспериментальной камерой.

Параметры

Pressure control specification

Выбор измерения давления использовать в качестве экспериментального управляющего сигнала. Блок использует выбранное измерение, чтобы вычислить эффективный перепад давления через клапан. (См. описание блока для вычислений.)

В настройке по умолчанию (Pressure differential (pX - pA)) эффективный перепад давления является функцией перепада давления от экспериментального порта (X) к входному отверстию (A). В альтернативной установке (Pressure at port X) это - функция манометрического давления во входном отверстии.

Cracking pressure

Уровень давления, на котором отверстие клапана начинает открываться. Значением по умолчанию является 3e4 Pa.

Maximum opening pressure

Перепад давления через клапан, необходимый к полностью открытому клапан. Его значение должно быть выше, чем раскалывающееся давление. Значением по умолчанию является 1.2e5 Pa.

Pilot ratio

Отношение между эффективной областью в экспериментальной камере к эффективной области во входной камере. Значением по умолчанию является 5.

Maximum passage area

Площадь поперечного сечения максимума прохода клапана. Значением по умолчанию является 1e-4 m^2.

Leakage area

Общая площадь возможных утечек в полностью закрытом клапане. Основная цель параметра состоит в том, чтобы поддержать числовую целостность схемы путем препятствования фрагменту системы то, чтобы быть изолированным после того, как клапан будет полностью закрыт. Значение параметров должно быть больше, чем 0. Значением по умолчанию является 1e-12 m^2.

Laminar transition specification

Выберите как переходы блока между пластинчатыми и бурными режимами:

Pressure ratio — Переход от пластинчатого до бурного режима сглажен и зависит от значения параметра Laminar flow pressure ratio. Этот метод обеспечивает лучшую робастность симуляции.
Reynolds number — Переход от пластинчатого до бурного режима принят, чтобы произойти, когда число Рейнольдса достигает значения, заданного параметром Critical Reynolds number.

Laminar flow pressure ratio

Отношение давления, в который переходы потока между пластинчатыми и бурными режимами. Значением по умолчанию является 0.999. Этот параметр видим, только если параметр Laminar transition specification устанавливается на Pressure ratio.

Critical Reynolds number

Максимальное число Рейнольдса для ламинарного течения. Значение параметра зависит от отверстия геометрический профиль. Можно найти рекомендации на значении параметров в учебниках по гидравлике. Значением по умолчанию является 12, который соответствует круглому отверстию в тонком материале с резким краем. Этот параметр видим, только если параметр Laminar transition specification устанавливается на Reynolds number.

Flow discharge coefficient

Полуэмпирический параметр для характеристики мощности клапана. Его значение зависит от геометрических свойств отверстия, и обычно обеспечивается в таблицах данных производителя или учебниках. Значением по умолчанию является 0.7.

Opening dynamics

Выберите одну из следующих опций:

Do not include valve opening dynamics — Ламповые приемники его область прохода отверстия непосредственно как функция давления. Если область изменения мгновенно, уравнение потока - также. Это значение по умолчанию.
Include valve opening dynamics — Обеспечьте непрерывное поведение, которое более физически реалистично путем добавления задержки первого порядка во время открытия клапана и закрытия. Используйте эту опцию в гидравлических симуляциях с локальным решателем для симуляции в реальном времени. Эта опция также полезна, если вы интересуетесь клапаном вводная динамика в переменных симуляциях шага.

Opening time constant

Временная константа для ответа первого порядка открытия клапана. Этот параметр доступен, только если Opening dynamics установлен в Include valve opening dynamics. Значением по умолчанию является 0.1 s.

Initial area

Начальная вводная область клапана. Этот параметр доступен, только если Opening dynamics установлен в Include valve opening dynamics. Значением по умолчанию является 1e-12 m^2.

Ограниченные параметры

Глобальные параметры

Параметры, определенные типом рабочей жидкости:

Fluid density
Fluid kinematic viscosity

Используйте блок Hydraulic Fluid или блок Custom Hydraulic Fluid, чтобы задать жидкие свойства.

Порты

Блок имеет следующие порты:

A: Гидравлический порт сохранения сопоставлен с входным отверстием клапана.
B: Гидравлический порт сохранения сопоставлен с выходом клапана.
X: Гидравлический порт сохранения сопоставлен с пилотом клапана терминал.

Документация

Прооперированный пилотами запорный клапан

Библиотека

Описание

Основные предположения и ограничения

Параметры

Глобальные параметры

Порты

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Смотрите также

Представленный в R2006a

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Прооперированный пилотами запорный клапан

Библиотека

Описание

Основные предположения и ограничения

Параметры

Глобальные параметры

Порты

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Смотрите также

Представленный в R2006a

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.