Клапан шаттла

Гидравлический клапан, который позволяет поток в одном направлении только

Библиотека

Распределительные клапаны

Описание

Блок Shuttle Valve представляет гидравлический клапан шаттла как основанную на таблице данных модель. Клапан имеет два входных порта (A и A1) и один порт выхода (B). Клапаном управляет перепад давления $p_{c} = p_{A} - p_{A 1}$ . Клапан разрешает поток или между портами A и B или между портами A1 и B, в зависимости от перепада давления _pc. Первоначально, путь A-B принят, чтобы быть открытым. К открытому контуру A1-B (и близкий A-B одновременно), перепад давления должен быть меньше, чем давление взламывания клапана (_pcr <=0).

Когда взламывание давления достигнуто, участник управления клапаном (шпулька, шар, тарелка, и т.д.) обеспечен от ее места и перемещений к противоположному месту, таким образом открыв один проход и закрыв другой. Если скорость потока жидкости достаточно высока, и давление продолжает изменяться, участник управления продолжает перемещаться, пока это не достигает своего крайнего положения. В данный момент одна из областей прохода клапана в его максимуме. Область максимума клапана и взламывание и максимальные давления обычно обеспечиваются в каталогах и являются тремя основными параметрами блока.

Отношение между A-B, открытиями пути A1–B и контролирует давление_{, которое pc} показывают на следующем рисунке.

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.

Скорость потока жидкости через каждое из отверстий определяется согласно следующим уравнениям:

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

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

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

$A_{A 1 B} = {\begin{array}{l} A_{l e a k} & для p_{c} \geq p_{c r a c k} + p_{o p} \\ A_{\max} - k \cdot (p_{c} - p_{c r a c k}) & для p_{c r a c k} < p_{c} < p_{c r a c k} + p_{o p} \\ A_{\max} & для p_{c} \leq p_{c r a c k} \end{array}$

$k = \frac{A_{\max} - A_{l e a k}}{p_{o p}}$

$p_{c} = p_{A} - p_{A 1}$

где

_AB q, q_A1B	Скорости потока жидкости через AB и отверстия A1B
_AB p, p_A1B	Перепады давления через AB и отверстия A1B
p _A, p_A1, p _B	Манометрические давления в распределительных коробках
CD	Коэффициент выброса потока
ρ	Жидкая плотность
_AB A, A_A1B	Мгновенный AB отверстия и области прохода A1B
A _макс.	Полностью открытая область прохода отверстия
_Утечка A	Закрытая область утечки клапана
p _c	Перепад давления управления клапаном
_{Трещина} p	Клапан, взламывающий перепад давления
p _op	Перепад давления должен был полностью переключить клапан
_Краб p, p_crA1B	Минимальные давления для турбулентного течения через AB и отверстия A1B

Минимальные давления для турбулентного течения через AB и отверстия A1B, _краба p и p_crA1B, вычисляются согласно пластинчатому методу спецификации перехода:

Отношением давления — переход от пластинчатого до бурного режима задан следующими уравнениями:

_Краб p = (p_avgAB + _{банкомат} p) (1 – _{бегство} B)

p_crA1B = (p_avgA1B + _{банкомат} p) (1 – _{бегство} B)

p_avgAB = (p + p _B)/2

p_avgA1B = (p_A1 + p _B)/2

где

p_avgAB	Среднее давление для AB отверстия
p_avgA1B	Среднее давление для отверстия A1B
_{Банкомат} p	Атмосферное давление, 101 325 Па
_{Бегство} B	Отношение давления при переходе между пластинчатыми и бурными режимами (значение параметров Laminar flow pressure ratio)

Числом Рейнольдса — переход от пластинчатого до бурного режима задан следующими уравнениями:

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

$p_{c r A 1 B} = \frac{ρ}{2} {(\frac{{Ре}_{c r} \cdot ν}{C_{D} \cdot D_{H A 1 B}})}^{2}$

$D_{H A B} = \sqrt{\frac{4 A_{A B}}{π}}$

$D_{H A 1 B} = \sqrt{\frac{4 A_{A 1 B}}{π}}$

где

D _HAB, D_HA1B	Мгновенное отверстие гидравлические диаметры
ν	Жидкая кинематическая вязкость
Re _cr	Критическое число Рейнольдса (значение параметров Critical Reynolds number)

По умолчанию блок не включает клапан вводная динамика. Добавление клапана, который вводная динамика обеспечивает непрерывному поведению, которое особенно полезно в ситуациях с быстрым открытием клапана и закрытием. Области A_{AB и}A_A1B прохода отверстия в уравнениях выше затем становятся установившимся AB отверстия и областями прохода A1B, соответственно. Мгновенный AB отверстия и области прохода A1B с вводной динамикой определяются можно следующим образом:

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

$\frac{d A_{A B_d y n}}{d t} = \frac{A_{A B} - A_{A B_d y n}}{τ}$

$A_{A 1 B_d y n} = A_{\max} + A_{l e a k} - A_{A B_d y n}$

где

A _{AB_dyn}	Мгновенная область прохода AB отверстия с вводной динамикой
A_{A1B_dyn}	Мгновенное отверстие область прохода A1B с вводной динамикой
A _{AB_init}	Начальная буква открывает область для AB отверстия
τ	Временная константа для ответа первого порядка открытия клапана
t	Время

Блок положительное направление от порта к порту B и от порта A1 до порта B. Контролируйте давление, определяется как $p_{c} = p_{A} - p_{A 1}$ .

Основные предположения и ограничения

Открытие клапана линейно пропорционально перепаду давления.
Никакая загрузка на клапан, такой как инерция, трение, пружина, и так далее, не рассматривается.

Параметры

Maximum passage area

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

Cracking pressure

Уровень перепада давления, на котором отверстие клапана начинает открываться. Значением по умолчанию является -1e4 Pa.

Opening pressure

Перепад давления через клапан должен был переключить клапан от одного крайнего положения до другого. Значением по умолчанию является 1e4 Pa.

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.

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.

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.

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 at port A

Начальная буква открывает область для AB отверстия. Этот параметр доступен, только если Opening dynamics установлен в Include valve opening dynamics. Значением по умолчанию является 1e-4 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.
A1: Гидравлический порт сохранения сопоставлен с входным отверстием клапана.
B: Гидравлический порт сохранения сопоставлен с выходом клапана.

Документация

Клапан шаттла

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 R2006b

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Клапан шаттла

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 R2006b

Документация Simscape Fluids

Поддержка

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