Переменное отверстие

Типичное гидравлическое переменное отверстие

Библиотека

Отверстия

Описание

Блок представляет переменное отверстие любого типа как основанная на таблице данных модель. В зависимости от данных, перечисленных в каталогах производителя или таблицах данных для вашего конкретного отверстия, можно выбрать одну из следующих образцовых опций параметризации:

By maximum area and opening — Используйте эту опцию, если таблица данных обеспечивает только область максимума отверстия и штрих максимума участника управления.
By area vs. opening table — Используйте эту опцию, если каталог или таблица данных предоставляют таблицу области прохода отверстия на основе перемещения участника управления A=A(h).
By pressure-flow characteristic — Используйте эту опцию, если каталог или таблица данных предоставляют двумерную таблицу характеристик потока давления q=q(p,h).

В первом случае область прохода принята, чтобы линейно зависеть от перемещения участника управления, то есть, отверстие принято, чтобы быть закрытым в исходном положении участника управления (нулевое смещение), и максимальное открытие происходит в максимальном смещении. Во втором случае область прохода определяется одномерной интерполяцией из таблицы A=A(h). В обоих случаях маленькая область утечки принята, чтобы существовать даже после того, как отверстие будет полностью закрыто. Физически, это представляет возможное разрешение в закрытом клапане, но основная цель параметра состоит в том, чтобы 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.

В первых и вторых случаях скорость потока жидкости вычисляется согласно следующим уравнениям:

$q = C_{D} \cdot A (h) \sqrt{\frac{2}{ρ}} \frac{Δ p}{{(Δ p^{2} + p_{Cr}^{2})}^{1 / 4}},$

$Δ p = p_{A} - p_{B},$

$h = x_{0} + x \cdot o r$

Для первой параметризации вводной областью (A) является кусочная функция положения участника управления (h). Область насыщает в ее значении утечки, когда участник управления находится в полностью закрытой позиции (_min h). Это насыщает в его максимальном значении, когда участник управления находится в полностью открытой позиции (h _макс.).

$A (h) = {\begin{array}{l} A_{утечка} & h \leq h_{min} \\ \frac{A_{max}}{h_{max}} h, & h > 0 \\ A_{max}, & h \geq h_{max} \end{array}$

Минимальное положение участника управления вычисляется как:

$h_{min} = \frac{h_{max}}{A_{max}} A_{утечка}$

Для второй параметризации вводной областью является сведенная в таблицу функция перемещения участника управления. Как с линейной параметризацией, область насыщает в ее значении утечки, когда участник управления находится в полностью закрытой позиции, и это насыщает в ее максимальном значении, когда участник управления находится в полностью открытой позиции. Между закрытыми и открытыми позициями:

$A = f (h)$

Таблица суммирует параметры, используемые в уравнениях.

q	Скорость потока жидкости
p	Перепад давления
p _A, p _B	Манометрические давления в распределительных коробках
CD	Коэффициент выброса потока
A(h)	Мгновенная область прохода отверстия
A _макс.	Область максимума отверстия
h _макс.	Управляйте членским смещением максимума
x0	Начальное открытие
x	Управляйте членским перемещением от исходного положения
h	Открытие отверстия
or	Индикатор ориентации отверстия. Переменная принимает +1 значение, если перемещение участника управления в глобально присвоенном положительном направлении открывает отверстие, и –1, если положительное движение уменьшает открытие.
ρ	Жидкая плотность
_Утечка A	Закрытая область утечки отверстия
p _cr	Минимальное давление для турбулентного течения

Минимальное давление для турбулентного течения, p _cr, вычисляется согласно пластинчатому методу спецификации перехода:

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

p _cr = (p _{в среднем} + _{банкомат} p) (1 – _{бегство} B)

p _{в среднем} = (p + p _B)/2

где

p _{в среднем}	Среднее давление между распределительными коробками
_{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:

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

$D_{H} = \sqrt{\frac{4 A}{π}}$

где

D _H	Мгновенное отверстие гидравлический диаметр
ν	Жидкая кинематическая вязкость
Re _cr	Критическое число Рейнольдса (значение параметров Critical Reynolds number)

В третьем случае, когда отверстие задано его характеристиками потока давления, скорость потока жидкости определяется двумерной интерполяцией. В этом случае ни режим потока, ни уровень утечки не учтены, потому что эти функции приняты, чтобы быть введенными через сведенные в таблицу данные. Характеристики потока давления заданы с тремя наборами данных: массив открытий отверстия, массив перепадов давления через отверстие и матрица значений скорости потока жидкости. Каждое значение скорости потока жидкости соответствует определенной комбинации открытия и перепада давления.

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 $Δ p = p_{A} - p_{B},$ . Положительный сигнал в порте S физического сигнала открывает или закрывает отверстие в зависимости от значения индикатора ориентации отверстия.

Основные предположения и ограничения

Жидкая инерция не учтена.
Для отверстий, заданных характеристиками потока давления (третья опция параметризации), модель явным образом не составляет режим потока или уровень утечки, потому что сведенные в таблицу данные приняты, чтобы составлять эти характеристики.

Параметры

Model parameterization

Выберите один из следующих методов для определения отверстия:

By maximum area and opening — Обеспечьте значения для максимальной области отверстия и максимального открытия отверстия. Область прохода линейно зависит от перемещения участника управления, то есть, отверстие закрывается в исходном положении участника управления (нулевое смещение), и максимальное открытие происходит в максимальном смещении. Это - метод по умолчанию.
By area vs. opening table — Обеспечьте сведенные в таблицу данные открытий отверстия и соответствующих областей отверстия. Область прохода определяется одномерным поиском по таблице. У вас есть выбор двух методов интерполяции и двух методов экстраполяции.
By pressure-flow characteristic — Обеспечьте сведенные в таблицу данные открытий отверстия, перепадов давления и соответствующих скоростей потока жидкости. Скорость потока жидкости определяется двумерным поиском по таблице. У вас есть выбор двух методов интерполяции и двух методов экстраполяции.

Orifice maximum area

Задайте область полностью открытого отверстия. Значение параметров должно быть больше, чем нуль. Значением по умолчанию является 5e-5 m^2. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By maximum area and opening.

Orifice maximum opening

Задайте максимальное перемещение участника управления. Значение параметров должно быть больше, чем нуль. Значением по умолчанию является 5e-4 m. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By maximum area and opening.

Orifice opening vector, s

Задайте вектор входных значений для открытий отверстия как одномерный массив. Вектор входных значений должен строго увеличиваться. Значения могут быть неоднородно расположены с интервалами. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции: необходимо обеспечить по крайней мере два значения для линейной интерполяции, по крайней мере три значения для сглаженной интерполяции. Значениями по умолчанию, в метрах, является [-0.002 0 0.002 0.005 0.015]. Если Model parameterization будет установлен в By area vs. opening table, значения Tabulated orifice openings будут использоваться вместе со значениями Tabulated orifice area для одномерного поиска по таблице. Если Model parameterization будет установлен в By pressure-flow characteristic, значения Tabulated orifice openings будут использоваться вместе с Tabulated pressure differentials и Tabulated flow rates для двумерного поиска по таблице.

Orifice area vector

Задайте вектор областей отверстия как одномерный массив. Вектор должен быть одного размера как вектор открытий отверстия. Все значения должны быть положительными. Значениями по умолчанию, в m^2, является [1e-09 2.0352e-07 4.0736e-05 0.00011438 0.00034356]. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By area vs. opening table.

Pressure differential vector, dp

Задайте вектор перепада давления как одномерный массив. Вектор должен строго увеличиваться. Значения могут быть неоднородно расположены с интервалами. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции: необходимо обеспечить по крайней мере два значения для линейной интерполяции, по крайней мере три значения для сглаженной интерполяции. Значениями по умолчанию, в Pa, является [-1e+07 -5e+06 -2e+06 2e+06 5e+06 1e+07]. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By pressure-flow characteristic.

Volumetric flow rate table, q(s,dp)

Задайте скорости потока жидкости как m-by-n матрица, где m является количеством открытий отверстия, и n является количеством перепадов давления. Каждое значение в матрице задает скорость потока жидкости, происходящую в определенной комбинации открытия отверстия и перепада давления. Матричный размер должен совпадать с размерностями, заданными входными векторами. Значения по умолчанию, в m^3/s:

[-1e-07 -7.0711e-08 -4.4721e-08 4.4721e-08 7.0711e-08 1e-07;
 -2.0352e-05 -1.4391e-05 -9.1017e-06 9.1017e-06 1.4391e-05 2.0352e-05;
 -0.0040736 -0.0028805 -0.0018218 0.0018218 0.0028805 0.0040736;
 -0.011438 -0.0080879 -0.0051152 0.0051152 0.0080879 0.011438;
 -0.034356 -0.024293 -0.015364 0.015364 0.024293 0.034356;]

Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By pressure-flow characteristic.

Interpolation method

Выберите один из следующих методов интерполяции для приближения выходного значения, когда входное значение будет между двумя последовательными узлами решетки:

Linear — Выберите эту опцию, чтобы получить лучшую производительность.
Smooth — Выберите эту опцию, чтобы произвести непрерывную кривую (By area vs. opening table) или поверхность (By pressure-flow characteristic) с непрерывными производными первого порядка.

Для получения дополнительной информации об алгоритмах интерполяции смотрите страницы с описанием блока PS Lookup Table (1D) и PS Lookup Table (2D).

Extrapolation method

Выберите один из следующих методов экстраполяции для определения выходного значения, когда входное значение будет вне области значений, заданной в списке аргументов:

Linear — Выберите эту опцию, чтобы произвести кривую или поверхность с непрерывными производными первого порядка в области экстраполяции и на контуре с областью интерполяции.
Самый близкий Выберите эту опцию, чтобы произвести экстраполяцию, которая не выходит за предел самой высокой точки в данных или ниже самой низкой точки в данных.

Для получения дополнительной информации об алгоритмах экстраполяции смотрите страницы с описанием блока PS Lookup Table (1D) и PS Lookup Table (2D).

Orifice orientation

Параметр введен, чтобы указать, что эффект отверстия управляет членским движением на открытии клапана. Параметр может быть установлен на одну из двух опций: Opens in positive direction или Opens in negative direction. Opens in positive direction значения задает отверстие, участник управления которого открывает клапан, когда это переключено в глобально присвоенном положительном направлении. Параметр чрезвычайно полезен для создания клапана мультиотверстия со всеми отверстиями, управляемыми той же шпулькой. Значением по умолчанию является Opens in positive direction.

Flow discharge coefficient

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

Initial opening

Открытие начальной буквы отверстия. Параметр может быть положительным (underlapped отверстие), отрицательным (перекрытое отверстие) или равным нулю для нулевой настройки полировки. Значение начального открытия не зависит от ориентации отверстия. Значением по умолчанию является 0.

Leakage area

Общая площадь возможных утечек в полностью закрытом отверстии. 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. Этот параметр видим, только если параметр Laminar transition specification устанавливается на Reynolds number.

Вкладка переменных

Volumetric flow rate: Скорость потока жидкости, заданная как жидкий объем в единицу времени в нуле времени. Вводимое значение служит руководством во время образцовой компиляции. Фактическая скорость потока жидкости может отличаться в случае необходимости, чтобы удовлетворить все образцовые ограничения. Установите уровень Priority на High приоритизировать заданное значение во время образцового блока.
Pressure drop: Изменение давления от порта к порту B в нуле времени. Вводимое значение служит руководством во время образцовой компиляции. Фактическая скорость потока жидкости может отличаться в случае необходимости, чтобы удовлетворить все образцовые ограничения. Установите уровень Priority на High приоритизировать заданное значение во время образцового блока.

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 отверстия.
B: Гидравлический порт сохранения сопоставлен с выходом отверстия.
S: Порт физического сигнала, чтобы управлять смещением шпульки.

Скорость потока жидкости положительна если потоки жидкости от порта A до порта B. Положительный сигнал в порте S физического сигнала открывает или закрывает отверстие в зависимости от значения параметра Orifice orientation.

Примеры

Гидравлический пример Усилителя Носика Хлопушки иллюстрирует использование блока Variable Orifice в гидравлических системах.

Документация

Переменное отверстие

Библиотека

Описание

Основные предположения и ограничения

Параметры

Глобальные параметры

Порты

Примеры

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

Переменное отверстие

Библиотека

Описание

Основные предположения и ограничения

Параметры

Глобальные параметры

Порты

Примеры

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™.