Needle Valve

Гидравлический клапан иглы

Библиотека

Клапаны контроля потока

Описание

Блок Needle Valve моделирует отверстие переменного сечения, созданное конической иглой и круглым отверстием с острым краем в тонком материале.

Скорость потока жидкости через клапан пропорциональна открытию клапана и перепаду давления на клапане. Скорость потока жидкости определяется согласно следующим уравнениям:

$q = C_{D} \cdot A (h) \sqrt{\frac{2}{ρ}} \frac{Δ p}{{(Δ p^{2} + p_{Cr}^{2})}^{1 / 4}},$

$Δ p = p_{A} - p_{B},$

$h = x_{0} + x$

$h_{\max} = d_{s} \frac{1 - \sqrt{1 - \cos \frac{α}{2}}}{\sin α}$

$A (h) = {\begin{array}{l} A_{l e a k} & для h < = 0 \\ π \cdot (d_{s} - h \cdot \sin \frac{α}{2} \cdot \cos \frac{α}{2}) \cdot h \cdot \sin \frac{α}{2} + A_{l e a k} & для 0 < h < h_{\max} \\ A_{\max} + A_{l e a k} & для h > = h_{\max} \end{array}$

$A_{\max} = \frac{π d_{s}^{2}}{4}$

где

q	Скорость потока жидкости
p	Перепад давления
p _A, p _B	Абсолютные давления в распределительных коробках
CD	Коэффициент расхода потока
A(h)	Мгновенная область прохода отверстия
x0	Начальное открытие
x	Смещение иглы от исходного положения
h	Открытие клапана
h _макс.	Максимальный диапазон иглы
ds	Диаметр отверстия
α	Угол иглы
ρ	Плотность жидкости
_Утечка A	Закрытая область утечки клапана
A _макс.	Максимальный клапан открытая область
p _cr	Минимальное давление турбулентного течения

Минимальное давление турбулентного течения, p _cr, вычисляется согласно определенному методу перехода из ламинарного режима течения:

По отношению давления — переход от ламинарного к турбулентному режиму течения определяется следующими уравнениями:

p _cr = (p _{в среднем} + _{банкомат} p) (1 – _{бегство} B)

p _{в среднем} = (p + p _B)/2

где

p _{в среднем}	Среднее давление между распределительными коробками
_{Банкомат} p	Атмосферное давление, 101 325 Па
_{Бегство} B	Отношение давления при переходе между ламинарными и турбулентными режимами (значение параметров Laminar flow pressure ratio)

По числу Рейнольдса — переход от ламинарного к турбулентному режиму определяется следующими уравнениями:

$p_{c r} = \frac{ρ}{2} {(\frac{{Re}_{c r} \cdot ν}{C_{D} \cdot D_{H}})}^{2}$

$D_{H} = \sqrt{\frac{4 A}{π}}$

где

D _H	Клапан мгновенный гидравлический диаметр
ν	Жидкая кинематическая вязкость
Re _cr	Критическое число Рейнольдса (значение параметров Critical Reynolds number)

Положительное направление блока на порте A относительно порта B. Это означает, что скорость потока жидкости положительна, если она течет от А к B, и перепад давления определяется как $Δ p = p_{A} - p_{B},$ . Положительный сигнал в порте S физического сигнала открывает клапан.

Основные допущения и ограничения

Инерция жидкости не учитывается.
Область прохода потока принята, чтобы быть равной frustum области боковой поверхности.

Параметры

Valve orifice diameter

Диаметр отверстия клапана. Значением по умолчанию является 0.005 m.

Needle cone angle

Угол клапана коническая игла. Значение параметров должно быть в области значений между 0 и 180 градусами. Значением по умолчанию является 90 степени.

Initial opening

Начальное открытие клапана. Можно задать и положительные и отрицательные величины. Значение по умолчанию 0.

Flow discharge coefficient

Полуэмпирический параметр для характеристики мощности клапана. Его значение зависит от геометрических свойств отверстия, и обычно указывается в табличных данных производителя или учебниках. Значением по умолчанию является 0.65.

Laminar transition specification

Выберите для блока режим перехода между ламинарным и турбулентным течениями:

Pressure ratio — Переход от ламинарного к турбулентному режиму является гладким и зависит от значения параметра Laminar flow pressure ratio. Этот метод обеспечивает лучшую сходимость моделирования.
Reynolds number — Переход от ламинарного к турбулентному режиму принят, чтобы произойти, когда число Рейнольдса достигает значения, заданного параметром Critical Reynolds number.

Laminar flow pressure ratio

Отношение давления, при котором происходит смена ламинарного на турбулентный режим течения. Значением по умолчанию является 0.999. Этот параметр отображается, только если параметр Laminar transition specification устанавливается на Pressure ratio.

Critical Reynolds number

Максимальное значение числа Рейнольдса для ламинарного течения. Значение параметра зависит от геометрического профиля отверстия. Можно найти рекомендации для определения значения этого параметра в учебниках по гидравлике. Значением по умолчанию является 10. Этот параметр отображается, только если параметр Laminar transition specification устанавливается на Reynolds number.

Leakage area

Общая площадь возможных утечек при полностью закрытом клапане. Основная цель параметра состоит в том, чтобы обеспечить вычислительную целостность схемы путем препятствования фрагменту системы то, чтобы быть изолированным после того, как клапан будет полностью закрыт. Значение параметров должно быть больше 0. Значением по умолчанию является 1e-12 м^2.

Глобальные параметры

Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:

Fluid density
Fluid kinematic viscosity

Используйте блок Hydraulic Fluid или блок Custom Hydraulic Fluid, чтобы определить свойства жидкости.

Порты

Блок имеет следующие порты:

A: Гидравлический порт сопоставлен с входом клапана.
B: Гидравлический порт сопоставлен с выходом клапана.
S: Порт физического сигнала для управления перемещением золотника.

Документация

Needle Valve

Библиотека

Описание

Основные допущения и ограничения

Параметры

Глобальные параметры

Порты

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Введен в R2006a

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Needle Valve

Библиотека

Описание

Основные допущения и ограничения

Параметры

Глобальные параметры

Порты

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Введен в R2006a

Документация Simscape Fluids

Поддержка

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