Check Valve (TL)

Клапан для предотвращения потока, нацеленного в противоречии с его намеченным направлением

  • Библиотека:
  • Simscape / Жидкости / Тепловая Жидкость / Valves & Orifices / Направленные Распределительные клапаны

Описание

Блок Check Valve (TL) моделирует вводные характеристики пропорционального клапана, который обеспечен закрытый, когда перепад давлений между его портами инвертирован (или, более точно, опущен ниже порога, известного как давления открытия). Запорные клапаны распространены в устройствах предотвращения противотока, таковы как используемые в общедоступных сетях водоснабжения, где загрязненной воде в нисходящем направлении водопроводной магистрали нельзя позволить возвратиться в восходящем направлении. Никакой определенный клапан не отключает механизм — приняты ли шар, диск, диафрагма или другой — в блоке. Позволенное направление потока всегда от порта A до порта B.

Y-образный запорный клапан с поршнем управления поршневого типа, от которого частично отрекаются

Клапан взламывает, когда перепад давления через него повышается выше давлений открытия, заданных в блоке. Площадь открытия увеличивается линейно с давлением, сохраните для двух маленьких интервалов давления около полностью открытого и положений полностью закрытого отверстия (по которому применяется нелинейное сглаживание для того, чтобы удалить числовые разрывы). Когда перепад давления достигает максимального значения, заданного в блоке, клапан полностью открыт, и его площадь открытия больше не увеличивается с давлением. Скорость потока жидкости через клапан никогда не является действительно нулевой, когда маленькая область утечки остается, когда давление падает ниже давлений открытия.

Площадь открытия клапана

(Сглаживавшая) площадь открытия клапана сначала вычисляется как линейная функция давления, или во входе клапана (порт A) или в отбрасывании между теми во входе и при выходе (порт B). То, какое из этих давлений — названный контролирует давления — показывает в вычислениях области, зависит от установки параметров блоков Pressure specification method:

pControl={pA,Давление в   методе порта АpApB,  Метод перепада давления,

где p является давлением; индекс Control указывает на значение, которое будет использоваться в определении площади открытия клапана. Индексы A и B обозначьте тепловые гидравлические порты, в которых получены давления. Давления в портах всегда задаются как абсолютные давления. Давления открытия, в которых площадь открытия как минимум, так же заданы:

pCrack={pCrack,G+pAtm,Давление в   методе порта АΔpCrack,  Метод перепада давления,

где индекс Crack указывает на клапан, только взламывающий, индекс G значение прибора и индекс Atm стандартное атмосферное значение. Значение Трещины p, G получено из параметров блоков Cracking pressure (gauge); это Трещины Δp получено из параметров блоков Cracking pressure differential. Максимальное давление, при котором площадь открытия в его самом большом:

pMax={pMax,G+pAtm,Давление в   методе порта АΔpMax,  Метод перепада давления,

где индекс Max обозначает максимальное давление (полученный как прибор). Значение p Max, G получен из параметров блоков Maximum opening pressure (gauge); это Δp Max получено из параметров блоков Maximum opening pressure differential. Управление, взламывание и максимальные давления дают для линейной формы площади открытия клапана:

SLin=SMaxSCrackpMaxpCrack(pCtlpCrack)+SCrack,

где S обозначает (линейную) площадь открытия. Площадь открытия при взламывании равна маленькому значению, заданному в параметрах блоков Leakage area. Основная цель этого параметра должна гарантировать числовую робастность модели путем гарантирования, что никакой фрагмент тепловой жидкой сети не становится абсолютно изолированным в процессе моделирования.

Площадь открытия клапана как линейная функция давления

Leakage area

Основная цель области утечки закрытого клапана не должна убеждаться ни в какое время, делает фрагмент гидравлической сети, становятся изолированными от остатка от модели. Такие изолированные фрагменты уменьшают числовую робастность модели и могут замедлить симуляцию или заставить его перестать работать. Утечка обычно присутствует в крохотных суммах в реальных клапанах, но в модели ее точное значение менее важно, чем она являющийся небольшим числом, больше, чем нуль. Область утечки получена из параметров блоков того же имени.

Сглаживание площади открытия

Чтобы гарантировать соответствующую производительность симуляции, площадь открытия клапана сглаживается более чем два маленьких интервала давления около заданного взламывания и максимальных давлений. Сглаживание выполняется посредством многочленных выражений (чтобы быть включенным в конечную форму выражения площади открытия):

λCrack=3γТрещина22γТрещина3иλMax=3γMax 22γMax 3,

где ƛ является коэффициентом сглаживания, примененным при взламывании (индекс Crack) и максимум (индекс Max) фрагменты выражения площади поверхности. Коэффициент сглаживания вычисляется от нормированного перепада давлений γ:

γCrack=pControlpCrackΔpSmoothиpMax=pCrack(pMaxΔpSmooth)ΔpSmooth,

где Сглаженный Δp является областью сглаживания давления:

ΔpSmooth=fSmoothpMaxpCrack2.

Параметр Сглаженный f является значением между 0 и 1 полученный из параметров блоков Smoothing factor. Финал, сглаживавший, площадь открытия клапана дана условным выражением:

SSmooth={SCrack,если pControlpCrackSCrack(1λCrack)+SλCrack,если pControlpCrack+ΔpSmoothSLin,если pControlpMaxΔpSmoothSLin(1λMax)+SMaxλMax,если pControlpMaxSMax,если pControlpMax.

Баланс массы

Объем жидкости в клапане, и, следовательно, его масса, приняты, очень маленькими, и это, для целеймоделирования, проигнорировано. В результате никакое количество жидкости не может накопиться там. По принципу сохранения массы массовый расход жидкости в клапан через один порт должен равняться расходу из клапана через другой порт:

m˙A+m˙B=0,

где m˙ задан как массовый расход жидкости в клапан через один из портов (A или B).

Баланс импульса

Причины падения давления, происходящих в каналах клапана, проигнорированы в блоке. Безотносительно их характера — внезапных изменений сечения, искривлений линии потока — только их совокупный эффект рассматривается во время моделирования. Этот эффект получен в блоке коэффициентом потерь, мерой массовой скорости потока жидкости через клапан относительно теоретического значения, которое это имело бы в идеальном клапане. Выражение баланса импульса в клапане с точки зрения перепада давления вызвало в потоке:

pApB=m˙В среднемm˙В среднем2+m˙Критика22ρAvgCDSСглаженный2[1(SSmoothSLin)2]ξp,

где C D является коэффициентом расхода, и ξ p является отношением перепада давления — мера степени, до которой восстановление давления при выходе способствует общему перепаду давления клапана. Индекс Avg обозначает средние значения в тепловых гидравлических портах. Критический массовый расход жидкости m˙Crit вычисляется из критического числа Рейнольдса — в котором поток в отверстии принят к переходу от ламинарного к турбулентному:

m˙Crit=ReКритикаμAvgπ4SLin,

где μ обозначает динамическую вязкость. Отношение перепада давления вычисляется как:

ξp=1(SSmoothSLin)2(1CD2)CDSSmoothSLin1(SSmoothSLin)2(1CD2)+CDSSmoothSLin.

Энергетический баланс

Клапан моделируется как адиабатический компонент. Никакой теплообмен не может находиться между жидкостью и стенкой клапана. Никакой работы не происходит над или жидкостью, когда это пересекает клапан. С этими предположениями энергия может ввести и выйти из клапана адвекцией только через порты A и B. Принципом сохранения энергии затем, сумма энергетических потоков через порты должна всегда равняться нулю:

ϕA+ϕB=0,

где ϕ задан как энергетическая скорость потока жидкости в клапан через один из портов (A или B).

Порты

Сохранение

развернуть все

Открытие, посредством которого поток может войти в клапан.

Открытие, посредством которого поток может выйти из клапана.

Параметры

развернуть все

Выбор давления использовать в вычислениях блока. Настройка по умолчанию соответствует абсолютному давлению во входе клапана (порт A). Альтернативная установка соответствует перепаду давления от входа (A) к выходу (B).

Абсолютное давление в порте A, в котором клапан начинает открываться. Площадь открытия клапана насыщается в значении параметров блоков Leakage area, когда давление в порте A в или ниже значения, заданного здесь.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметры блоков Pressure control specification установлены в Pressure at port A.

Абсолютное давление в порте A, в котором клапан полностью открыт. Площадь открытия клапана насыщается в значении, заданном в параметрах блоков Maximum opening area, когда давление в порте A в или выше значения, заданного здесь.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметры блоков Pressure control specification установлены в Pressure at port A.

Перепад давления на порте A относительно порта B, при котором клапан начинает открываться. Площадь открытия клапана насыщается в значении параметров блоков Leakage area, когда перепад давления в или ниже значения, заданного здесь.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметры блоков Pressure control specification установлены в Pressure differential.

Перепад давления на порте A относительно порта B, при котором клапан полностью открыт. Площадь открытия клапана насыщается в значении, заданном в параметрах блоков Maximum opening area, когда перепад давления в или выше значения, заданного здесь.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметры блоков Pressure control specification установлены в Pressure differential.

Площадь открытия клапана в положении полностью открытого отверстия. Клапан полностью открыт, если перепад давления от порта A до порта B равен или больше, чем данный параметрами блоков Maximum opening pressure.

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.

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.

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 отверстие.

Среднее расстояние, пересеченное жидкостью, когда, это перемещается от входа 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).

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.

Число Рейнольдса, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами.

Переменные

Желаемый массовый расход жидкости в клапан через порт А в начале симуляции. Этот параметр служит целью начального состояния, руководство, используемое Simscape в сборке начальной настройки модели. То, как тесно цель достигнута, зависит от ограничений, наложенных остатком от модели и на приоритетном заданном уровне.

Расширенные возможности

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

Введенный в R2016a

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте