Orifice with Variable Area Round Holes

Гидравлическое отверстие, образованное набором круглых отверстий, просверленных в гильзе

Библиотека

Отверстия

Описание

Блок моделирует отверстие, образованное цилиндрическим золотником и набором круглых отверстий, просверленных в гильзе. Все отверстия имеют одинаковый диаметр, равномерно расположены по периметру гильзы, а их осевые линии расположены в одной плоскости. Скорость потока жидкости через отверстие пропорциональна открытию отверстия и перепаду давления на нем. Следующая схема показывает сечение переменного отверстия с круглыми подводящими (или отводящими) отверстиями, где

q	Скорость потока жидкости
h	Открытие отверстия
x	Буферизуйте смещение от исходного положения
d ₀	Диаметр отверстия

Область открытия отверстия

Суммарная площадь открытия, образованная круглыми отверстиями, вычисляется в процессе моделирования из открытия отверстия, меры мгновенного положения золотника:

$h = {\begin{array}{l} h_{Min}, & если (x_{0} + δ x) \leq h_{Min} \\ x_{0} + δ x, & еще \end{array}$

где:

h является открытием отверстия. Индекс Min относится к минимальному значению, соответствующему полностью закрытому отверстию. Это значение вычисляется в процессе моделирования от параметров блоков.
x является перемещением золотника, определенным через порт S физического сигнала. Индекс 0 обозначает перемещение открытия, заданное в параметрах блоков Initial opening.
δ является ориентацией открывания отверстия: +1 если положительный, -1 если отрицательный. Это значение задано в параметрах блоков Orifice orientation.

Минимальное открытие отверстия _Min h вычисляется приблизительно с помощью выражения:

$h_{Min} \approx \frac{d_{o}}{2} [1 - \cos (\frac{π D_{h,Min}}{2 n_{o} d_{o}})]$

где:

d _o является диаметром отдельного отверстия. Это значение получено из параметров блоков Diameter of round holes. Отверстия приняты, чтобы быть идентичными в размере.
n _o является количеством круглых отверстий, включающих отверстие. Это значение получено из параметров блоков Number of round holes.
D _{h, Min} является минимальным значением гидравлического диаметра элемента в целом. Это значение вычисляется от площади минимального открытия, заданной в параметрах блоков Leakage area:

$D_{h,Min} = \frac{π d_{o}^{2}}{4} .$

Площадь входного отверстия (сумма всех круглых отверстий) вычисляется из условного выражения:

$A (h) = {\begin{array}{l} A_{Leak} & для h \leq 0 \\ [\frac{1}{8} n_{o} \cdot d_{o}^{2} [2 \arccos (1 - \frac{2 h}{d_{o}}) - \sin (2 \arccos (1 - \frac{2 h}{d_{o}}))]] + A_{Leak} & для 0 < h < d_{o} \\ A_{M a x} + A_{Leak} & для h \geq d_{o} \end{array},$

где:

_Утечка A является площадью открытия в положении полностью закрытого отверстия, когда только утечка остается. Это значение получено из параметров блоков Leakage area.
_Max A является площадью открытия в положении полностью открытого отверстия, когда отверстия открыты для полной мощности. Это значение вычисляется от номера и диаметра отверстий:

$A_{Max} = n_{o} π \frac{d_{o}^{2}}{4}$

Скорость потока жидкости отверстия

Скорость потока через отверстие вычисляется как:

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

где:

q является объемным расходом через отверстие (сумма скорости потока жидкости через различные отверстия).
C _D является коэффициентом расхода отверстия. Это значение получено из параметров блоков Flow discharge coefficient.
A является совокупной площадью отверстий (вычисленный как функция открытия отверстия h).
Δp является перепадом давления от порта A до порта B:

$Δ p = p_{A} - p_{B},$
где p является абсолютным давлением через порт, обозначенный в индексе.
_Cr p является рассчитанным значением критического давления (от порта A до порта B), в котором поток осуществляет переход между ламинарными и турбулентными режимами.

Критический перепад давления

Вычисление критического перепада давления меняется в зависимости от установки параметров блоков Laminar transition specification:

By pressure ratio — Получите критический перепад давления из критического отношения давления:

$p_{Cr} = (p_{Avg} + p_{Atm}) (1 - β),$
где β является критическим отношением давления, полученным из параметров блоков Laminar flow pressure ratio, заданных как отношение давления выхода на входное давление в точке перехода между ламинарными и турбулентными режимами. Индекс Atm обозначает атмосферное значение (0.101325 MPa при стандартных ссылочных условиях) и индекс Avg среднее значение абсолютных давлений в портах:

$p_{Avg} = \frac{p_{A} + p_{B}}{2},$
By Reynolds number — Получите критический перепад давления из критического числа Рейнольдса:

$p_{Cr} = \frac{ρ}{2} {(\frac{{Re}_{Cr} \cdot ν}{C_{D} \cdot D_{H}})}^{2},$
где Re_{, Cr} является критическим числом Рейнольдса, в котором поток, как могут говорить, переходит между ламинарными и турбулентными режимами, ν, является средним значением кинематических вязкостей в портах, и D _h является гидравлическим диаметром элемента:

$D_{h} = {\begin{array}{l} D_{h,Min}, & если h \leq h_{Min} \\ d_{o} + D_{h,Min}, & если h > d_{o} \\ \frac{4 A}{P}, & еще \end{array},$
с P как сумма периметров отверстий:
$P = n_{o} d_{o} [2 acos (1 - \frac{2 h}{d_{o}}) + 2 asin (acos [1 - \frac{2 h}{d_{o}}])]$

Основные допущения и ограничения

Инерция жидкости проигнорирована.

Параметры

Diameter of round holes

Диаметр отверстий. Значением по умолчанию является 5e-3 m.

Number of round holes

Количество отверстий. Значением по умолчанию является 6.

Flow discharge coefficient

Полуэмпирический параметр для емкостной характеристики отверстия. Его значение зависит от геометрических свойств отверстия, и обычно указывается в табличных данных производителя или учебниках. Значением по умолчанию является 0.6.

Initial opening

Начальное открытие отверстий. Параметр может быть положительным (приоткрытое отверстие), отрицательным (перекрывающееся отверстие) или равным нулю для установки нулевого перекрытия. Значение начального открытия не зависит от ориентации отверстия. Значение по умолчанию 0.

Orifice orientation

Параметр введен, чтобы указать, что эффект отверстия влияет на движение при открытии клапана. Параметр может быть установлен на одну из двух опций: Opens in positive direction или Opens in negative direction. Значение Opens in positive direction задает отверстие, поршень управления которого открывает клапан, когда это смещено в глобальном положительном направлении. Параметр чрезвычайно полезен для создания клапанной кромки распределителя со всеми отверстиями, управляемыми тем же золотником. Значением по умолчанию является Opens in positive direction.

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-15 м^2.

Ограниченные параметры

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

Скорость потока жидкости положительна если потоки жидкости от порта A к порту B. Положительный сигнал в порте S физического сигнала открывает или закрывает отверстие в зависимости от значения параметра Orifice orientation.

Документация

Orifice with Variable Area Round Holes

Библиотека

Описание

Область открытия отверстия

Скорость потока жидкости отверстия

Критический перепад давления

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

Orifice with Variable Area Round Holes

Библиотека

Описание

Область открытия отверстия

Скорость потока жидкости отверстия

Критический перепад давления

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™.