Ball Valve

Клапан со скользящим механизмом управления шара

  • Библиотека:
  • Simscape / Жидкости / Гидравлика (Изотермическая) / Клапаны / Клапаны контроля потока

Описание

Блок Ball Valve моделирует отверстие с переменной вводной областью, которой управляет скользящий механизм шара. Вводная область изменяется с относительным положением шара — лифт клапана. Смещение к отверстию уменьшает поток, в то время как смещение далеко увеличивает поток. Интерфейсом между отверстием и шаром — седлом клапана — может быть Sharp-edged, показанный оставленный в фигуре или Conical, показанное право.

Типы места шарового клапана

Вводная область

Лифт клапана является функцией сигнала смещения, заданного через порт S. Эти два, но обычно не делают, может иметь то же значение. Лифт клапана отличается от смещения каждый раз, когда параметр Ball displacement offset является ненулевым:

h(x)=x0+s,

где:

  • h является лифтом клапана.

  • x 0 является смещением смещения шара.

  • s является смещением шара (относительно заданного смещения).

Клапан полностью закрывается, когда лифт клапана равен нулю или меньше. Это полностью открыто, когда лифт клапана достигает или превышает (зависимое геометрией) значение, достаточное к абсолютно ясному отверстие. Полностью закрытый клапан имеет вводную область, равную заданному параметру Leakage area, в то время как полностью открытый клапан имеет максимальную возможную вводную область. Корректировка для внутренней утечки:

AMax=πrO2+ALeak,

где:

  • A Max является максимальной вводной областью.

  • r O является радиусом отверстия.

  • Утечка A является внутренней областью утечки между портами.

В промежуточных значениях лифта клапана вводная область зависит от геометрии седла клапана. Если параметр Valve seat specification устанавливается на Sharp-Edged, вводная область как функция лифта клапана:

A(h)=πrO(1[rBdOB]2)dOB(h),

где:

  • A является вводной областью в данном значении лифта клапана.

  • r B является радиусом шара.

  • d ОБЬ (h) является расстоянием от центра шара (точка O в фигуре) к ребру отверстия (точка B). Это расстояние является функцией лифта клапана (h).

Если параметр Valve seat specification устанавливается на Conical, вводная область становится:

A(h)=πhcos(θ)Sin ​  (θ)(dOB(h)+hsin(θ)),

где θ является углом между конической поверхностью и средней линией отверстия. Геометрические параметры и переменные, используемые в уравнениях, показаны на рисунке.

Конфигурации клапана

Скорость потока жидкости

Объемный расход через клапан является функцией вводной области, A(h), и перепада давления между портами клапана:

q=CDA(h)2ρΔp((Δp)2+pCr2)1/4,

где:

  • C D является коэффициентом расхода потока.

  • ρ является плотностью гидравлической жидкости.

  • Δp является перепадом давления между портами клапана, заданными как:

    Δp=pApB,

    то, где p A является давлением в порте A и p B, является давлением в порте B.

  • p Cr является минимальным давлением, требуемым для турбулентного течения.

Критическое давление p Cr вычисляется из критического числа Рейнольдса как:

pCr=ρ2(ReCrνCDDH)2,

где:

  • Re Cr является критическим числом Рейнольдса.

  • ν (nu) является динамической вязкостью гидравлической жидкости.

  • D H является гидравлическим диаметром отверстия:

    DH={DHMin,если h0DHMax+DHMin,если hhMax4Al+DHMin,в противном случае,

    в котором:

    • D HMin является минимальным гидравлическим диаметром, соответствуя самой маленькой достижимой площади потока, области утечки.

    • D HMax является максимальным гидравлическим диаметром, соответствуя самой большой достижимой площади потока, тому из клапана в положении полностью открытого отверстия.

    • l является смоченной длиной периметра клапана — в котором, но нуждаются не, может быть тот из круга.

Предположения

Инерция жидкости принята, чтобы быть незначительной.

Порты

Входной параметр

развернуть все

Входной порт физического сигнала для смещения шара.

Сохранение

развернуть все

Гидравлический (изотермическая жидкость) сохранение порта сопоставлено с входом клапана.

Гидравлический (изотермическая жидкость) сохранение порта сопоставлено с выходом клапана.

Параметры

развернуть все

Вкладка параметров

Геометрия седла клапана. Выбор геометрии влияет на вводные характеристики клапана. См. описание блока для вычислений открытия клапана.

Угол между скошенными ребрами места в поперечном перекрестном виде в сечении.

Диаметр элемента управления шара. Этот диаметр должен быть больше, который задал для отверстия.

Диаметр отверстия клапана. Этот диаметр должен быть меньшим, чем заданный для элемента управления шара.

Нейтральное положение элемента управления шара. Нейтральное положение то, что, к которому возвращается шар, когда сигнал смещения является нулем. Этот параметр должен быть больше или быть равным нулю.

Отношение фактических и теоретических скоростей потока жидкости через клапан. Этот параметр зависит от геометрических свойств клапана. Против значений обычно указывают в учебниках и таблицы данных производителя.

Общая площадь внутренних утечек в полностью закрытом состоянии. Цель этого параметра состоит в том, чтобы обеспечить вычислительную целостность гидросистемы, препятствуя тому, чтобы фрагмент той сети стал изолированной, когда клапан полностью закрывается.

Выберите параметр, чтобы основывать ламинарно-турбулентный переход на. Опции включают:

  • Pressure ratio — Переходы потока между ламинарным и турбулентным в отношении давления заданы в параметре Laminar flow pressure ratio. Используйте эту опцию в самых сглаженных и наиболее численно устойчивых переходах потока.

  • Reynolds number — Переход происходит в числе Рейнольдса, заданном в параметре Critical Reynolds number. Переходы потока являются более резкими и могут вызвать проблемы симуляции в почти нулевых скоростях потока жидкости.

Отношение давления, в который переходы потока между ламинарными и турбулентными режимами. Отношение давления является частью давления выхода по входному давлению.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Laminar transition specification устанавливается на Reynolds number.

Максимальное значение числа Рейнольдса для ламинарного течения. Этот параметр зависит от геометрического профиля отверстия. Можно найти рекомендации для определения значения этого параметра в учебниках по гидравлике. Значение по умолчанию, 12, соответствует круглому отверстию в тонком материале с резким краем.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Laminar transition specification устанавливается на Reynolds number.

Вкладка переменных

Объемный расход через клапан в начальный момент времени. Программное обеспечение Simscape™ использует этот параметр, чтобы вести начальную настройку компонента и модели. Могут быть проигнорированы начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или несовместимы с моделью. Установите столбец Priority на High приоритизировать эту переменную над другими.

Перепад давления на порте A относительно порта B в начальный момент времени. Перепад давления положителен, если давление больше в порте А, чем в порте B. Программное обеспечение Simscape использует этот параметр, чтобы вести начальную настройку компонента и модели. Могут быть проигнорированы начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или несовместимы с моделью. Установите столбец Priority на High приоритизировать эту переменную над другими.

Расширенные возможности

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

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте