Ball Valve (TL)

Клапан контроля потока приведен в движение продольным движением элемента шара

Библиотека

Тепловая Liquid/Valves & Orifices/Flow Control Valves

Описание

Блок Ball Valve (TL) моделирует сокращение потока из-за шарового клапана в тепловой жидкой сети. Клапан состоит из шара на перфорированном месте с цилиндрической или конической формой. Клапан открывается, когда шар подвергается прямому вытеснению со своего места, позволяя жидкости течь посредством перфорации места.

Типы места шарового клапана

Функция сглаживания позволяет области открытия клапана изменяться гладко между полностью закрытый и положения полностью открытого отверстия. Функция сглаживания делает это путем удаления разрывов кривой в нулевых и максимальных положениях шара. Рисунок показывает эффект сглаживания на кривой области открытия клапана.

Сглаживание кривой вводной области

Область открытия клапана

Блок вычисляет область открытия клапана непосредственно из параметров геометрии клапана. Вычисление зависит от установки параметра Valve seat specification. Если седло клапана установлено в Sharp-edged, область открытия клапана основана на геометрическом выражении:

$A = π r_{o} (1 - {(\frac{r_{b}}{d_{O B}})}^{2}) d_{O B} (h),$

где:

S является областью открытия клапана.
r _o является радиусом отверстия клапана.
r _b является радиусом шара клапана.
d _ОБЬ (h) является расстоянием между центром шара (точка O в фигуре) и ребром отверстия (точка B). Это расстояние является функцией лифта клапана (h).

Параметры клапана

Если седло клапана установлено в Conical, область открытия клапана основана на геометрическом выражении:

$A = π r_{b} \sin (θ) h + \frac{π}{2} \sin (\frac{θ}{2}) \sin (θ) h^{2},$

где:

θ является углом между конической стеной места и средней линией.

Выражения открытия клапана вводят нежелательные разрывы в полностью открытом и положениях полностью закрытого отверстия. Блок устраняет эти разрывы с помощью многочленных выражений, которые сглаживают переходы к и от полностью открытого и положений полностью закрытого отверстия. Выражения сглаживания клапана

$λ_{L} = 3 {\bar{h}}_{L}^{2} - 2 {\bar{h}}_{L}^{3}$

$λ_{R} = 3 {\bar{h}}_{R}^{2} - 2 {\bar{h}}_{R}^{3}$

где:

${\bar{h}}_{L} = \frac{h}{Δ h_{s m o o t h}}$

$\bar{h} = \frac{h - (h_{m a x} - Δ h_{s m o o t h})}{h_{m a x} - (h_{m a x} - Δ h_{s m o o t h})}$

В уравнениях:

λ _L является выражением сглаживания для полностью закрытого фрагмента кривой открытия клапана.
λ _R является выражением сглаживания, применился к полностью открытому фрагменту кривой открытия клапана.
h _Max является максимальным лифтом клапана.
_{Сглаженный} Δh является областью сглаживания лифта клапана:

$Δ h_{s m o o t h} = f_{s m o o t h} \frac{h_{M a x}}{2}$
где _{сглаженный} f является фактором сглаживания между 0 и 1.

Сглаживавшая область открытия клапана дана кусочным условным выражением

$S_{R} = {\begin{array}{l} S_{L e a k}, & h \leq 0 \\ S_{L e a k} (1 - λ_{L}) + (A + S_{L e a k}) λ_{L}, & h < Δ h_{s m o o t h} \\ A + S_{L e a k}, & h \leq h_{M a x} - Δ h_{s m o o t h} \\ (A + S_{L e a k}) (1 - λ_{R}) + (S_{L e a k} + S_{M a x}) λ_{R}, & h < h_{M a x} \\ S_{L e a k} + S_{M a x}, & h \geq h_{M a x} \end{array},$

где:

S _R является сглаживавшей областью открытия клапана.
_Утечка S является областью утечки клапана.
S _Max является максимальной областью открытия клапана:

$S_{M a x} = π r_{o}^{2}$

Массовый баланс

Массовое уравнение сохранения в клапане

${\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{B} = 0,$

где:

${\dot{m}}_{A}$ массовая скорость потока жидкости в клапан через порт А.
${\dot{m}}_{B}$ массовая скорость потока жидкости в клапан через порт B.

Энергетический баланс

Уравнение энергосбережения в клапане

$ϕ_{A} + ϕ_{B} = 0,$

где:

ϕ _A является энергетической скоростью потока жидкости в клапан через порт А.
ϕ _B является энергетической скоростью потока жидкости в клапан через порт B.

Баланс импульса

Уравнение сохранения импульса в клапане

$p_{A} - p_{B} = \frac{\dot{m} \sqrt{{\dot{m}}^{2} + {\dot{m}}_{c r}^{2}}}{2 ρ_{A v g} C_{d}^{2} S^{2}} [1 - {(\frac{S_{R}}{S})}^{2}] P R_{L o s s},$

где:

p _A и p _B является давлениями в порте А и порте B.
$\dot{m}$ массовая скорость потока жидкости.
${\dot{m}}_{c r}$ критическая массовая скорость потока жидкости:

${\dot{m}}_{c r} = {Ре}_{c r} μ_{A v g} \sqrt{\frac{π}{4} S_{R}} .$
ρ _{В среднем} является средней жидкой плотностью.
C _d является коэффициентом расхода.
S является входной областью клапана.
_Потеря PR является отношением давления:

$P R_{L o s s} = \frac{\sqrt{1 - {(S_{R} / S)}^{2} (1 - C_{d}^{2})} - C_{d} (S_{R} / S)}{\sqrt{1 - {(S_{R} / S)}^{2} (1 - C_{d}^{2})} + C_{d} (S_{R} / S)} .$

Параметры

Вкладка параметров

Valve seat specification: Выбор геометрии седла клапана. Опции включают Sharp-edged и Conical. Настройкой по умолчанию является Sharp-edged.
Cone angle: Угол, сформированный сторонами конического места. Этот параметр активен только, когда параметр Valve seat specification активен. Значением по умолчанию является 120 градус.
Ball diameter: Диаметр сферического поршня управления. Значением по умолчанию является 0.01 m.
Orifice diameter: Диаметр открытия клапана. Значением по умолчанию является 7e-3 m.
Ball displacement offset: Поршень управления возмещен от нулевого положения. Смещение поршня управления является суммой входного сигнала S и заданного смещения смещения. Значение по умолчанию 0 m.
Leakage area: Область, через которую жидкость может течь в полностью закрытом положении клапана. Эта область составляет утечку между входами клапана. Значением по умолчанию является 1e-12 м^2.
Smoothing factor: Фрагмент вводной области изгибается, чтобы сглаживать выраженный как часть. Сглаживание устраняет разрывы в минимальных и максимальных положениях клапана потока. Фактор сглаживания должен быть между 0 и 1. Введите значение 0 для нулевого сглаживания. Введите значение 1 для сглаживания полной кривой. Значением по умолчанию является 0.01.
Cross-sectional area at ports A and B: Область, нормальная к направлению потока во входах клапана. Эта область принята то же самое для всех входов. Значением по умолчанию является 0.01 м^2.
Characteristic longitudinal length: Расстояние, пересеченное жидкостью между входами клапана. Значением по умолчанию является 0.1 м^2.
Discharge coefficient: Отношение фактической массовой скорости потока жидкости через клапан к его идеалу, или теоретический, значение. Коэффициент расхода составляет эффекты геометрии клапана. Значение должно быть между 0 и 1.
Critical Reynolds number: Число Рейнольдса, в который переходы потока между ламинарными и турбулентными режимами. Поток ламинарен ниже этого номера и турбулентен выше его. Значением по умолчанию является 12.

Вкладка переменных

Mass flow rate into port A: Массовая скорость потока жидкости на компонент через порт A в начале симуляции. Значением по умолчанию является 1 kg/s.

Порты

A — Тепловой жидкий порт сохранения, представляющий клапан, вставил A
B Тепловой жидкий порт сохранения, представляющий клапан, вставил B
S — входной порт Физического сигнала для смещения поршня управления

Документация

Ball Valve (TL)

Библиотека

Описание

Область открытия клапана

Массовый баланс

Энергетический баланс

Баланс импульса

Параметры

Вкладка параметров

Вкладка переменных

Порты

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Введенный в R2016a

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Ball Valve (TL)

Библиотека

Описание

Область открытия клапана

Массовый баланс

Энергетический баланс

Баланс импульса

Параметры

Вкладка параметров

Вкладка переменных

Порты

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Введенный в R2016a

Документация Simscape Fluids

Поддержка

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