4-Way Directional Valve (TL)
Клапан для маршрутизации потока между четырьмя линиями
Описание
Блок 4-Way Directional Valve моделирует поток через направленный распределительный клапан с четырьмя портами (P, T, A и B) и четыре пути к потоку (P-A, P-B, A-T и B-T). Порты соединяются с тем, что в типичной системе является насосом (P), бак (T) и привод двойного действия (A и B). Пути каждый содержит отверстие переменного сечения, которое масштабируется пропорционально смещению поршня управления — часто шар, золотник или диафрагма, сопоставленная с сигналом в порте S. Этот клапан служит переключателем, которым можно разделить поток между руками четырехаспектного соединения.
Положения клапана
Клапан с плавкой регулировкой. Это переключает гладко между положениями, из которых это имеет три. Один — нормальное положение — то, что, к которому возвращается клапан, когда его управляющий сигнал падает на нуль. Если перемещения открытия не были заданы, отверстия клапана всегда полностью закрываются в этом положении. Два — рабочие положения — являются теми, в которых перемещается клапан, когда (абсолютное значение) его управляющего сигнала повышается до максимума. Два отверстия обычно полностью закрываются и еще два, полностью открытые, когда клапан находится в рабочем положении. Обратите внимание на то, что, ли отверстие на самом деле открыто и насколько открытый это, оба зависят от перемещений открытия клапана.
Рабочие положения показаны на рисунке в случае по умолчанию клапана без перемещений открытия. Один, пометил меня, соответствует P-A и B-T отверстия, являющиеся максимально открытым и P-B и A-T отверстия, максимально закрытые. Другой, пометил II, соответствует противоположному расположению, с P-B и A-T отверстия, являющиеся максимально открытым и P-A и B-T отверстия, максимально закрытые. В точках между нормальными и рабочими положениями одно отверстие частично открыто, в то время как другой полностью закрывается. Обратите внимание на то, что никакая связь не существует между портами A и B, ни между P и T и что никакой поток не может разработать через них.
Открытие клапана
То, которые располагают клапан, находится в, зависит от координат поршня управления относительно P-A, P-B, A-T и B-T отверстия — длины, упомянутые здесь как открытия отверстия. Они вычисляются в процессе моделирования от их перемещений открытия, каждый заданный как параметры блоков в диалоговом окне блока, и от перемещения органа управления, данного физическим сигналом в порте S. Для P-A и B-T отверстия:
где:
PA h и BT h является P-A и B-T открытия отверстия.
h PA0 и h BT0 является P-A и B-T перемещения открытия.
x является перемещением органа управления. Обратите внимание на то, что перемещение органа управления нуля соответствует клапану в своем нормальном состоянии.
Для P-B и A-T отверстия:
где:
Трещины отверстия открываются, когда его расчетное вводное (переменная h) повышается выше нуля. Это затем продолжает расширять с повышением вводное значение. В случаях P-B и A-T отверстия, это происходит, когда поршень управления перемещен в обратном направлении.
Отверстия - каждый полностью открытый, когда вводное значение в заданном максимуме. В линейной параметризации клапана этот максимум получен из параметров блоков Maximum valve opening. Можно установить параметр Area characteristics на Different for each flow path задавать параметр Maximum valve opening отдельно для каждого отверстия. В сведенной в таблицу параметризации клапана максимальное открытие получено из последней точки останова, заданной в табличных данных.
Перемещение Открытия
Перемещения открытия нулем по умолчанию, настройка, которая оставляет отверстия каждым закрытый в нормальном положении клапана. Клапан, так сконфигурированный, как говорят, полируется нулем, ссылка на то, что поршень управления точно измерен, чтобы предотвратить поток через любое отверстие, когда неактивный, или неприводимый в движение (x = 0). В целях этого блока перемещения открытия могут быть задуманы как естественные расстояния между землями (неприводимого в движение) поршня управления и отверстий, которые они должны покрыть.
Другие настройки клапана возможны. Клапан может быть underlapped, например, или перекрытый — условия, показательные из несоответствия между размерностями поршня управления и тех из отверстий клапана. Клапан является underlapped, если его отверстия, каждый частично открывается в нормальном положении. Такой клапан позволяет слабому потоку разрабатывать через все пути одновременно. Клапан перекрывается, если его отверстия каждый закрываются не только в нормальном положении, но и в маленькой области значений перемещений органа управления вокруг этого.
Рисунки показывают демонстрационный клапан в трех настройках:
Случай I: клапан с нулевым перекрытием. Перемещения открытия равны нулю. Когда клапан находится в нормальном положении, поршень управления полностью покрывает оба отверстия. Клапан с нулевым перекрытием полностью закрывается, когда перемещение органа управления ниже нуля.
Случай II: клапан с отрицательным перекрытием. Перемещения открытия оба положительны. Когда клапан находится в нормальном положении, поршень управления покрывает оба отверстия, но ни одного полностью. Клапан с отрицательным перекрытием всегда, по крайней мере, частично открываются.
Случай III: клапан с положительным перекрытием. Перемещения открытия оба отрицательны. Поршень управления полностью покрывает оба отверстия не только в нормальном положении, но и по небольшой области вокруг этого. Клапан с положительным перекрытием полностью закрывается, пока поршень управления не пересекает перемещение открытия ни одного отверстия.
Таблица суммирует настройки, которые клапан может взять и перемещения открытия, которые характеризуют их. Используйте параметры блоков во вкладке Valve opening offsets, чтобы изменить смещения в случае необходимости.
Основные настройки распределительного клапана с 4 путями
| Настройка | Смещения открытия клапана |
|---|
|
Between ports P and A <0 Between ports P and B <0 Between ports A and T <0 Between ports B and T <0
|
|
Between ports P and A> 0 Between ports P and B> 0 Between ports A and T> 0 Between ports B and T> 0
|
|
|
|
Between ports P and A <0 Between ports P and B <0 Between ports A and T> 0 Between ports B and T> 0
|
|
Between ports P and A> 0 Between ports P and B <0 Between ports A and T> 0 Between ports B and T <0
|
|
Between ports P and A <0 Between ports P and B <0 Between ports A and T> 0 Between ports B and T <0
|
|
Between ports P and A <0 Between ports P and B <0 Between ports A and T <0 Between ports B and T> 0
|
|
Between ports P and A> 0 Between ports P and B> 0 Between ports A and T <0 Between ports B and T <0
|
|
Between ports P and A> 0 Between ports P and B <0 Between ports A and T <0 Between ports B and T <0
|
|
Between ports P and A <0 Between ports P and B> 0 Between ports A and T <0 Between ports B and T <0
|
|
Between ports P and A <0 Between ports P and B> 0 Between ports A and T <0 Between ports B and T> 0
|
Характеристики открытия
Открытия отверстия служат в процессе моделирования, чтобы вычислить массовые расходы жидкости через отверстия. Вычисление может быть прямым отображением от открытия до скорости потока жидкости или косвенного преобразования, сначала от открытия до площади постоянного отверстия и затем от площади постоянного отверстия до массового расхода жидкости. Вычисление и данные, требуемые для него, зависят от установки параметров блоков Valve parameterization:
Linear area-opening relationship — Вычислите площадь открытия клапана от перемещения органа управления, и от него получают массовый расход жидкости через клапан. Площадь открытия принимается линейно зависимой с перемещением органа управления. Наклон линейной зависимости определяется из параметров блоков Maximum opening area и Maximum valve opening.
Tabulated data - Area vs. opening — Вычислите площадь открытия клапана от перемещения органа управления, и от него получают массовый расход жидкости через клапан. Площадь открытия может варьироваться нелинейно с перемещением органа управления. Отношение между этими двумя дано табличными данными в параметрах блоков Opening area vector и Valve opening vector.
Tabulated data - Mass flow rate vs. opening and pressure drop — Вычислите массовый расход жидкости непосредственно от перемещения органа управления и перепада давления на клапане. Отношение между этими тремя переменными может быть нелинейным, и оно дано табличными данными в Valve opening vector, Pressure drop vector и параметрах блоков Mass flow rate table.
Утечка
Основная цель уровня утечек закрытого клапана не должна убеждаться ни в какое время, фрагмент тепловой жидкой сети становится изолированным от остатка от модели. Такие изолированные фрагменты уменьшают числовую робастность модели и могут замедлить симуляцию или заставить его перестать работать. Утечка обычно присутствует в реальных клапанах, но в модели ее точное значение менее важно, чем то, что это было небольшим числом, больше, чем нуль. Уровень утечек определяется из параметров блоков Leakage area.
Падение и восстановление давления
Перепад давления при клапане вычисляется от эмпирического параметра, известного как коэффициент расхода (полученный из параметров блоков Discharge coefficient). Вычисление получает эффект режима течения с перепадом давления, являющимся пропорциональным массовому расходу жидкости, когда поток ламинарен и квадрату того же самого, когда поток турбулентен. Также полученный восстановление давления, чем в реальных клапанах, находится между vena contracta (самая узкая апертура клапана) и выход, который обычно находится маленькое расстояние далеко.
Составная структура компонента
Этот блок является составным компонентом, включающим четыре блока Variable Area Orifice (TL), соединенные как показано в фигуре. Один управляющий сигнал приводит в движение четыре блока одновременно. Параметры блоков Orifice orientation установлены так, чтобы положительный сигнал действовал, чтобы открыть P-A и B-T отверстия при закрытии P-B и A-T отверстия. Заданные перемещения открытия каждый применяются к блоку, представляющему намеченное отверстие. Обратитесь к блоку Variable Area Orifice (TL) для детали о вычислениях площади открытия.
Порты
Входной параметр
развернуть все
S — Перемещение органа управления, unitless
физический сигнал
Мгновенное смещение органа управления клапана.
Сохранение
развернуть все
P — Проход потока
тепловая жидкость
Открытие, посредством которого поток может войти или выйти из клапана. Этот порт обычно соединяется с гидравлической линией питания.
T — Проход потока
тепловая жидкость
Открытие, посредством которого поток может войти или выйти из клапана. Этот порт обычно соединяется с гидравлической линией слива.
A — Проход потока
тепловая жидкость
Открытие, посредством которого поток может войти или выйти из клапана. Этот порт обычно соединяется с линией приведения в действие.
B — Проход потока
тепловая жидкость
Открытие, посредством которого поток может войти или выйти из клапана. Этот порт обычно соединяется с линией приведения в действие.
Параметры
развернуть все
Основные параметры
Area characteristics — Выбор идентичных или различных характеристик открытия отверстия
Identical for all flow paths (значение по умолчанию) | Different for each flow path
Предположение, чтобы сделать в отверстиях характеристик открытия клапана. Настройка по умолчанию приписывает те же вводные характеристики каждому отверстию. Максимальная площадь открытия и открытие отверстия, в котором это происходит, являются затем тем же самым для всех отверстий. Используйте установку альтернативы, чтобы задать эти параметры отдельно для каждого отверстия.
Valve parameterization Метод, которым можно смоделировать характеристики открытия клапана
Linear area-opening relationship (значение по умолчанию) | Tabulated data - Area vs. opening | Tabulated data - Mass flow rate vs. opening and pressure drop
Метод, которым можно смоделировать характеристики открытия клапана. Настройка по умолчанию предписывает линейное соотношение между площадью открытия клапана и открытием клапана. Альтернативные настройки позволяют, общее, нелинейное отношение в сведенной в таблицу форме, в одном случае между площадью открытия и положением органа управления (открытие клапана), в другом случае между массовым расходом жидкости и открытием клапана и перепадом давления между портами.
Leakage area — Площадь открытия клапана в закрытом положении
1e-10 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади
Площадь открытия клапана в положении полностью закрытого отверстия, когда только внутренняя утечка между ее портами остается. Этот параметр служит, в основном, чтобы гарантировать, что закрытие клапана не заставляет фрагменты тепловой жидкой сети становиться изолированными. Точное значение, заданное здесь, менее важно, чем то, что это было небольшим числом, больше, чем нуль.
Зависимости
Этот параметр активен, когда параметры блоков Valve parameterization установлены в Linear area-opening relationship.
Cross-sectional area at ports A, B, P, and T — Площадь потока в тепловых гидравлических портах
0.01 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади
Площадь, перпендикулярная линии потока в каждом порте. Порты приняты, чтобы быть равными в размере. Площадь потока, заданная здесь, должна совпадать с теми из входов тех компонентов, с которыми соединяется клапан.
Characteristic longitudinal length — Мера длины пути к потоку через клапан
0.1
Среднее расстояние, пройденное жидкостью, когда она перемещается от входного отверстия до выхода. Это расстояние используется в вычислении внутренней тепловой проводимости, которая происходит между этими двумя портами (как часть сглаженного вихря энергетической схемы, используемой в тепловой гидравлической области).
Discharge coefficient — Эмпирический коэффициент, заданный как отношение фактических к идеальным массовым расходам жидкости
0.7
Отношение фактической скорости потока жидкости через клапан к теоретическому значению, которое это имело бы при идеальном клапане. Этот полуэмпирический параметр измеряет поток, позволенный через клапан: чем больше его значение, тем больше скорость потока жидкости. Обратитесь к таблице данных клапана, при наличии, для этого параметра.
Critical Reynolds number — Число Рейнольдса на границе между режимами ламинарного и турбулентного течения
12
Число Рейнольдса, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами.
Model parameterization
Maximum valve opening — Перемещение органа управления, при котором площадь открытия в максимуме
5e-3 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах длины
Значение открытия отверстия, в котором отверстие считается полностью открытым. Площадь открытия отверстия затем в максимуме. Максимальное открытие используется, чтобы вычислить наклон линейной зависимости, связывающий область открытия отверстия с открытием отверстия.
Зависимости
Этот параметр активен, когда параметры блоков Valve parameterization установлены в Linear area-opening relationship.
Maximum opening area — Площадь открытия клапана в положении полностью открытого отверстия
1e-4 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади
Площадь открытия отверстия, когда его открытию отверстия задали значение в параметрах блоков Maximum valve opening. Максимальный параметр площади открытия используется, чтобы вычислить наклон линейной зависимости, связывающий область открытия отверстия с открытием отверстия.
Зависимости
Этот параметр активен, когда параметры блоков Valve parameterization установлены в Linear area-opening relationship.
Smoothing factor — Мера объема сглаживания, чтобы примениться к функции площади открытия
0.01
Мера объема сглаживания, чтобы примениться к функции площади открытия. Этот параметр определяет ширины областей, которые будут сглаживаться, один являющийся в положении полностью открытого отверстия, другой в положении полностью закрытого отверстия. Сглаживание накладывает на линейной функции площади открытия два нелинейных сегмента, один для каждой области сглаживания. Чем больше заданное значение, тем больше сглаживание и более широкое нелинейные сегменты.
Зависимости
Этот параметр активен, когда параметры блоков Valve parameterization установлены в Linear area-opening relationship.
Valve opening vector — Вектор перемещений органа управления, при которых можно свести в таблицу площади открытия клапана
[-0.002, 0, 0.002, 0.005, 0.015] m (значение по умолчанию) | вектор положительных чисел в единицах длины
Вектор перемещений органа управления, при которых можно задать — зависящий от параметризации клапана — площадь открытия клапана или ее массовый расход жидкости. Векторные элементы должны увеличиться монотонно слева направо. Этот вектор должен быть равен в размере заданному в параметрах блоков Opening area vector или к количеству строк в параметрах блоков Mass flow rate table.
Эти данные служат, чтобы создать одностороннюю интерполяционную таблицу, которой можно определить, от перемещения органа управления, площади открытия клапана или двухсторонней интерполяционной таблицы, которой можно определить, от перемещения органа управления и перепада давления, массового расхода жидкости клапана. Данные обрабатываются с линейной интерполяцией (в области значений табличных данных) и экстраполяция ближайшего соседа (за пределами области значений данных).
Зависимости
Этот параметр активен, когда параметры блоков Valve parameterization установлены в Tabulated data - Area vs. opening.
Opening area vector — Вектор площадей открытия в заданных точках останова открытия клапана
[1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, 0.00011438, 0.00034356] m^2 (значение по умолчанию) | вектор положительных чисел в единицах площади
Вектор площадей открытия, соответствующих точкам останова, задан в параметрах блоков Valve opening vector. Векторные элементы должны увеличиться монотонно слева направо (с увеличивающимся перемещением органа управления). Этот вектор должен быть равен в размере количеству точек останова открытия клапана.
Эти данные служат, чтобы создать одностороннюю интерполяционную таблицу, которой можно определить из перемещения органа управления площадь открытия клапана. Данные обрабатываются с линейной интерполяцией (в области значений табличных данных) и экстраполяция ближайшего соседа (за пределами области значений данных).
Зависимости
Этот параметр активен, когда параметры блоков Valve parameterization установлены в Tabulated data - Area vs. opening.
Pressure drop vector — Вектор перепадов давления, при которых можно свести в таблицу массовые расходы жидкости
[-0.1, 0.3, 0.5, 0.7] MPa (значение по умолчанию) | вектор в единицах давления
Вектор перепадов давления от порта A до порта B, в котором можно задать массовый расход жидкости клапана. Векторные элементы должны увеличиться монотонно слева направо. Этот вектор должен быть равен в размере количеству столбцов в параметрах блоков Mass flow rate table.
Эти данные служат, чтобы создать двухстороннюю интерполяционную таблицу, которой можно определить, от перемещения органа управления и перепада давления, площади открытия клапана. Данные обрабатываются с линейной интерполяцией (в области значений табличных данных) и экстраполяция ближайшего соседа (за пределами области значений данных).
Зависимости
Этот параметр активен, когда параметры блоков Valve parameterization установлены в Tabulated data - Mass flow rate vs. opening and pressure drop.
Mass flow rate table — Матрица массовых расходов жидкости в заданном открытии клапана и точках останова перепада давления
[-1e-05, 1.7e-05, 2e-05, 2.6e-05; -.002, .0035, .0045, .0053; -.4, .7, .9, 1.06; -1.13, 1.96, 2.5, 3; -3.45, 6, 7.7, 9.13] kg/s (значение по умолчанию) | матрица в единицах массы/времени
Матрица массовых расходов жидкости, соответствующих точкам останова, заданным в Valve opening vector и параметрах блоков Pressure drop vector. Перемещение органа управления увеличивается от строки до строки сверху донизу. Перепад давления увеличивается от столбца до столбца слева направо. Массовый расход жидкости должен увеличиться монотонно в тех же направлениях (с увеличивающимся перемещением органа управления и увеличивающий перепад давления).
Эти данные служат, чтобы создать двухстороннюю интерполяционную таблицу, которой можно определить, от перемещения органа управления и перепада давления, площади открытия клапана. Данные обрабатываются с линейной интерполяцией (в области значений табличных данных) и экстраполяция ближайшего соседа (за пределами области значений данных). Убедитесь, что количество строк равно размеру параметров блоков Opening area vector и что количество столбцов равно размеру параметров блоков Pressure drop vector.
Зависимости
Этот параметр активен, когда параметры блоков Valve parameterization установлены в Tabulated data - Mass flow rate vs. opening and pressure drop.
Reference inflow temperature — Вставьте температуру, при которой можно задать табличные данные
293.15 K (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах температуры
Номинальная входная температура, со ссылкой на абсолютный нуль, в котором можно задать табличные данные. Этот параметр используется, чтобы настроить массовый расход жидкости согласно температуре, измеренной в процессе моделирования.
Зависимости
Этот параметр активен, когда параметры блоков Valve parameterization установлены в Tabulated data - Mass flow rate vs. opening and pressure drop.
Reference inflow pressure — Вставьте давление, при котором можно задать табличные данные
0.101325 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах давления
Номинальное входное давление, со ссылкой на абсолютный нуль, в котором можно задать табличные данные. Этот параметр используется, чтобы настроить массовый расход жидкости согласно давлению, измеренному в процессе моделирования.
Зависимости
Этот параметр активен, когда параметры блоков Valve parameterization установлены в Tabulated data - Mass flow rate vs. opening and pressure drop.
Смещения открытия клапана
Between P and A — Перемещение органа управления от центрального положения относительно отверстия P-A
0 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах длины
Расстояние, на которое можно переместить орган управления клапана от его центрального (нулевого) положения относительно P-A отверстие. Этот параметр определяет перемещение органа управления, заданное через порт S, в котором полностью закрывается P-A отверстие. Обратите внимание на то, что перемещение органа управления, при котором полностью закрывается клапан, всегда равно нулю. Установите все перемещения открытия на положительные значения для моделирования отрицательного перекрытия клапана или на отрицательные величины, чтобы смоделировать положительное перекрытие клапана.
Between B and T — Перемещение органа управления от центрального положения относительно отверстия P-A
0 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах длины
Расстояние, на которое можно переместить орган управления клапана от его центрального (нулевого) положения относительно B-T отверстие. Этот параметр определяет перемещение органа управления, заданное через порт S, в котором полностью закрывается B-T отверстие. Обратите внимание на то, что перемещение органа управления, при котором полностью закрывается клапан, всегда равно нулю. Установите все перемещения открытия на положительные значения для моделирования отрицательного перекрытия клапана или на отрицательные величины, чтобы смоделировать положительное перекрытие клапана.
Between P and B — Перемещение органа управления от центрального положения относительно отверстия P-A
0 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах длины
Расстояние, на которое можно переместить орган управления клапана от его центрального (нулевого) положения относительно P-B отверстие. Этот параметр определяет перемещение органа управления, заданное через порт S, в котором полностью закрывается P-B отверстие. Обратите внимание на то, что перемещение органа управления, при котором полностью закрывается клапан, всегда равно нулю. Установите все перемещения открытия на положительные значения для моделирования отрицательного перекрытия клапана или на отрицательные величины, чтобы смоделировать положительное перекрытие клапана.
Between A and T — Перемещение органа управления от центрального положения относительно отверстия A-T
0 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах длины
Расстояние, на которое можно переместить орган управления клапана от его центрального (нулевого) положения относительно A-T отверстие. Этот параметр определяет перемещение органа управления, заданное через порт S, в котором полностью закрывается A-T отверстие. Обратите внимание на то, что перемещение органа управления, при котором полностью закрывается клапан, всегда равно нулю. Установите все перемещения открытия на положительные значения для моделирования отрицательного перекрытия клапана или на отрицательные величины, чтобы смоделировать положительное перекрытие клапана.
Расширенные возможности
Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.
Введенный в R2016a
