Flow Coefficient Parameterized Valve (TL)

Клапан с площадью потока, смоделированной в терминах ее коэффициента потока Cv или Kv

расширьте все на странице
  • Библиотека:

  • Simscape / Жидкости / Тепловая Жидкость / Valves & Orifices

Описание

Блок Flow Coefficient Parameterized Valve (TL) моделирует характеристики потока клапана с помощью коэффициента потока в качестве средние значения, чтобы связать скорость потока жидкости через порты к перепаду давления через них. Содействующая параметризация потока удовлетворяет тем случаям, в которых внутренняя геометрия клапана известна в плохих деталях или в котором коэффициент потока является предпочтительными средними значениями охарактеризования клапана. Модель клапана является достаточно общей в своих предположениях, что она может быть применена ко множеству клапанов; никакой один тип клапана не принят в этом блоке.

Параметризация коэффициента потока

Коэффициент потока измеряет простоту, с которой жидкость, управляемая перепадом давления, течет на клапане. Это - важный параметр в калибровке клапанов и удобного способа охарактеризовать один в модели. В этой роли это особенно полезно, когда это определяет количество в одном номере всех убытков, которые потерпели в проходах потока клапана. Коэффициент потока обычно измеряет производитель клапана и сообщают в таблице данных, предусмотрел клапан.

Строго говоря существует два широко использующиеся коэффициента потока: C v и K против Них описывают то, что является существенно тем же количеством: объемный расход воды, проходящей через клапан, который был открыт его максимуму и установлен в некоторые стандартные условия работы. Коэффициенты потока отличаются только по температурному и перепаду давления, установленному во время измерения (условия работы) и в физических единицах измерения, используемых в его выражении:

  • C v измеряется при общепринятой температуре 60 °F и перепад давления 1 PSI; это выражается в имперских модулях US gpm. Это - коэффициент потока, используемый в модели, когда параметры блоков Flow coefficient specification установлены в Cv coefficient (USG/min) [1].

  • K v измеряется при общепринятой температуре 15 °C и перепад давления bar; это выражается в метрических модулях m3/h. Это - коэффициент потока, используемый в модели, когда параметры блоков Flow coefficient specification установлены в Kv coefficient (m^3/h). [2].

Два значения требуются коэффициента потока, максимума и минимума. Максимум соответствует клапану, открытому для полной мощности; это - значение, о котором часто сообщают в таблицах данных клапана. Минимум соответствует клапану, закрытому трудный, когда только утечка остается, если любой вообще. Эта нижняя граница, наложенная на коэффициент потока, служит, в основном, чтобы гарантировать числовую робастность модели. Его точное значение менее важно, чем то, что это было (обычно очень маленьким) номером, больше, чем нуль.

Параметризация открытия клапана

Вводная часть клапана (отношение площади открытия клапана к ее максимальному значению) определяется в процессе моделирования из входа, заданного в порте L. Этот вход является управляющим сигналом, и это, при некоторых клапанах, сопоставленных с процентом лифта или диапазоном. Управляющий сигнал может расположиться в значении от 0 к 1. Если меньшее или большее значение задано, оно настроено к самому близкому из двух пределов. Другими словами, сигнал насыщается в 0 и 1.

Преобразование от управляющего сигнала до вводной части зависит от параметризации Valve opening characteristics, выбранной в блоке. Результатом вычисления является то же самое для всей параметризации, когда управляющим сигналом является любой 0 или 1: значение 0 в порте L всегда означает максимально (хотя не обязательно полностью), закрыл клапан; значение 1 всегда означает максимально открытый клапан. В промежуточных значениях отличаются вводные части:

  • Linear — Часть открытия клапана (обозначил f (L) в фигуре) равна управляющему сигналу в порте L. Эти два варьируются по тандему до управляющего сигнала любой отбрасывания, ниже нуля (клапан полностью закрывается), или повышается выше его максимального значения (клапан полностью открыт). Вводная часть лежит в диапазоне от 0 к 1 (оператор, который не применяется ко всей параметризации открытия клапана).

    f(L)=L.

  • Quick opening — Часть открытия клапана, f (L), является функцией степени управляющего сигнала в порте L. Вводная часть повышается быстро с управляющим сигналом в значениях около 0 и медленно в значениях около 1. Экспонента (α) в вычислении определяет, как вводный уровень изменяется с управляющим сигналом. Вводная часть лежит в диапазоне от 0 к 1.

    f(L)=L1α,    α>1.

  • Equal percentage — Часть открытия клапана является показательной функцией управляющего сигнала в порте L. Вводная часть медленно повышается с управляющим сигналом в значениях около 0 и быстро в значениях около 1. Основа экспоненты (R, серийность клапана, отношения между максимальными и минимальными скоростями потока жидкости через порты) определяет, как вводный уровень изменяется с управляющим сигналом. Вводная часть лежит в диапазоне от небольшой части (0.02–0.05 для типичных значений серийности 20–50) к 1.

    f(L)=RL−1,    R≈20−50.

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 порт, обозначенный индексом (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. Именно этот совокупный эффект коэффициент потока клапана позволяет блоку получить в модели. Это постоянные множители в балансе импульса клапана косвенно, посредством эффективной площади открытия (S) того же самого:

pA−pB=m˙m˙2+m˙crρavgS2,

где:

  • p является давлением в порте, обозначенном индексом (A или B).

  • ρ в среднем является средним арифметическим плотности жидкости в портах.

  • m˙ массовый расход жидкости в порте.

  • m˙cr критический массовый расход жидкости, в котором поток принят, чтобы переключиться между ламинарными и турбулентными режимами:

    m˙cr=Recrμavgπ4S,

    где Re cr является числом Рейнольдса в точке перехода, и μ в среднем является средним значением динамических вязкостей в портах.

Эффективная площадь открытия (S) является продуктом масштабирования максимальной площади открытия клапана вводной частью (f (L)). Вычисление налагает нижнюю границу на площадь открытия, в которой только остается утечка:

S(L)={Smaxf(L),если Smaxf(L)>SminSmin,еще,

где индексы max и min обратитесь к клапану в полностью открытых и максимально закрытых позициях; функциональный f (L) является вводной частью, вычисленной от управляющего сигнала, заданного в порте L:

f(L)={L,Линейная параметризацияL1/α,Быстрая вводная параметризацияRL−1,Равная  параметризация процентов,

где α получен из параметров блоков Exponent number и R от параметра Rangeability. Максимальная площадь открытия получена путем умножения (максимального) коэффициента потока соответствующим коэффициентом преобразования:

SMax={λCCv,max,если Cv  используетсяλKKv,max,если Kv  используется,

где:

  • λ C является коэффициентом преобразования между максимальным коэффициентом потока в имперских модулях (C v, макс.) и максимальной площадью открытия: 2.4015e-5 m^2.

  • λ K является коэффициентом преобразования между максимальным коэффициентом потока в единицах СИ (K v, макс.) и максимальной площадью открытия: 2.7765e-5 m^2.

Площадь минимального открытия в свою очередь получена путем умножения максимальной площади открытия отношением между минимальными и максимальными коэффициентами потока:

SMin={Cv,minCv,maxSmax,если Cv  используетсяKv,minKv,maxSmax,если Kv  используется,

Энергетический баланс

Клапан моделируется как адиабатический компонент. Никакой теплообмен не может находиться между жидкостью и стенкой, которая окружает ее. Никакой работы не происходит над или жидкостью, как это протекает от входного отверстия до выхода. С этими предположениями энергия может течь адвекцией только через порты А и B. По принципу сохранения энергии сумма энергетических потоков в портах должна затем всегда равняться нулю:

ϕA+ϕB=0,

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

Порты

Входной параметр

развернуть все

Порт, через который можно задать сигнал, который управляет открытием клапана (в определенных типах клапана, сопоставленных с диапазоном или процентом лифта). Клапан полностью закрывается в значении 0 и полностью открытый в значении 1.

Сохранение

развернуть все

Открытие, посредством которого поток может ввести или выйти из сопротивления потока. Какой из портов служит входом и который как выход зависит от направления потока.

Открытие, посредством которого поток может ввести или выйти из сопротивления потока. Какой из портов служит входом и который как выход зависит от направления потока.

Параметры

развернуть все

Выбор коэффициента потока задать. C v и K v отличаются по физическим условиям их измерения и в физических единицах измерения их выражения. Обычно о по крайней мере одном из них сообщают в таблицах данных продукта, предоставленных производителем. Выберите опцию, для которой данные доступны.

Коэффициент потока, выраженный в имперских модулях для клапана, открытого полной мощности. Это - значение, о котором сообщают в таблицах данных клапана, когда C v коэффициент обеспечивается производителем.

Коэффициент потока, выраженный в единицах СИ для клапана, открытого полной мощности. Это - значение, о котором сообщают в таблицах данных клапана, когда K v коэффициент обеспечивается производителем.

Коэффициент потока выразил в имперских модулях для клапана, который закрывается трудный и лишенный всего потока за исключением этого из-за внутренней утечки между портом A и портом B. Основная цель этого параметра должна гарантировать числовую робастность модели в процессе моделирования. Его точное значение менее важно, чем то, что это было очень небольшим числом, больше, чем нуль.

Коэффициент потока выразил в единицах СИ для клапана, который закрывается трудный и лишенный всего потока за исключением этого из-за внутренней утечки между портом A и портом B. Основная цель этого параметра должна гарантировать числовую робастность модели в процессе моделирования. Его точное значение менее важно, чем он являющийся очень небольшим числом, больше, чем нуль.

Выбор открытия клапана профилирует, чтобы использовать в процессе моделирования. Выбор, сделанный здесь, определяет, как управляющий сигнал, заданный в порте L, преобразован в часть открытия клапана (и площадь открытия). См. описание блока для детали о вводной параметризации.

Номер, которым можно разделить экспоненту на управляющее уравнение быстро вводной параметризации. Используйте значение, больше, чем 1 для истинного быстро вводного профиля, одно соответствие клапану, который открывается быстро от максимально закрытой позиции, но прогрессивно более медленно, когда оно приближается к максимально открытой позиции.

Номер, к которому экспонента применяется в управляющем уравнении параметризации равных процентов. Этот номер является отношением между максимальными и минимальными скоростями потока жидкости через клапан (первое соответствие, полученное, когда клапан максимально открыт и второе, когда клапан максимально закрывается). Типичные значения лежат в диапазоне от 20 к 50.

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.

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).

Число Рейнольдса, в котором жидкость при клапане, как ожидают, переключится между его режимами ламинарного и турбулентного течения. Переключатель принят, чтобы произойти целиком: область перехода, которая обычно существует между этими двумя режимами течения, проигнорирована.

Вкладка переменных

Массовый расход жидкости, чтобы применяться в порте A в начале симуляции. Блок использует это значение в качестве руководства при подготовке модели к симуляции. Если значение совместимо с ограничениями модели, то это используется, чтобы сконфигурировать начальное состояние клапана. Если конфликты значения с переменными начального состояния, заданными в других блоках, то его установка Priority определяет, применяется ли это точно, приблизительно, или нисколько.

Ссылки

[1] Руководство Распределительного клапана. 4-й редактор Маршаллтаун, IA: Fisher Controls International. 2005.

[2] Поток жидкостей через клапаны, подборы кривой и трубопровод. Стамфорд, CT: вытяните шею, 2010.

Расширенные возможности

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

Смотрите также

| |

Введенный в R2016a

Документация Simscape Fluids
Поддержка
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте