Ball Valve (TL)

Клапан контроля потока приведен в движение продольным движением элемента мяча

Библиотека

Тепловая Liquid/Valves & Orifices/Flow Control Valves

Описание

Блок Ball Valve (TL) моделирует сокращение потока из-за шарового клапана в тепловой жидкой сети. Клапан состоит из мяча на перфорированном месте с цилиндрической или конической формой. Клапан открывается, когда мяч подвергается прямому вытеснению со своего места, позволяя жидкости течь посредством перфорации места.

Типы места шарового клапана

Функция сглаживания позволяет площади открытия клапана изменяться гладко между полностью закрытый и положения полностью открытого отверстия. Функция сглаживания делает это путем удаления разрывов кривой в нулевых и максимальных положениях мяча. Рисунок показывает эффект сглаживания на кривой площади открытия клапана.

Сглаживание кривой площади открытия

Площадь открытия клапана

Блок вычисляет площадь открытия клапана непосредственно из параметров геометрии клапана. Вычисление зависит от установки параметра Valve seat specification. Если седло клапана установлено в Sharp-edged, площадь открытия клапана основана на геометрическом выражении:

$A = π r_{o} (1 - {(\frac{r_{b}}{d_{O B}})}^{2}) d_{O B} (h),$

где:

S является площадью открытия клапана.
r _o является радиусом отверстия клапана.
r _b является радиусом мяча клапана.
d _ОБЬ (h) является расстоянием между центром мяча (точка O на рисунке) и ребром отверстия (точка B). Это расстояние является функцией лифта клапана (h).

Параметры клапана

Если седло клапана установлено в Conical, площадь открытия клапана основана на геометрическом выражении:

$A = π r_{b} \sin (θ) h + \frac{π}{2} \sin (\frac{θ}{2}) \sin (θ) h^{2},$

где:

θ является углом между конической стенкой места и средней линией.

Выражения открытия клапана вводят нежелательные разрывы в полностью открытом и положениях полностью закрытого отверстия. Блок устраняет эти разрывы с помощью многочленных выражений, которые сглаживают переходы к и от полностью открытого и положений полностью закрытого отверстия. Выражения сглаживания клапана

$λ_{L} = 3 {\bar{h}}_{L}^{2} - 2 {\bar{h}}_{L}^{3}$

$λ_{R} = 3 {\bar{h}}_{R}^{2} - 2 {\bar{h}}_{R}^{3}$

где:

${\bar{h}}_{L} = \frac{h}{Δ h_{s m o o t h}}$

$\bar{h} = \frac{h - (h_{m a x} - Δ h_{s m o o t h})}{h_{m a x} - (h_{m a x} - Δ h_{s m o o t h})}$

В уравнениях:

λ _L является выражением сглаживания для полностью закрытого фрагмента кривой открытия клапана.
λ _R является выражением сглаживания, применился к полностью открытому фрагменту кривой открытия клапана.
h _Max является максимальным лифтом клапана.
_{Сглаженный} Δh является областью сглаживания лифта клапана:

$Δ h_{s m o o t h} = f_{s m o o t h} \frac{h_{M a x}}{2}$
где _{сглаженный} f является коэффициентом сглаживания между 0 и 1.

Сглаживавшая площадь открытия клапана дана кусочным условным выражением

$S_{R} = {\begin{array}{l} S_{L e a k}, & h \leq 0 \\ S_{L e a k} (1 - λ_{L}) + (A + S_{L e a k}) λ_{L}, & h < Δ h_{s m o o t h} \\ A + S_{L e a k}, & h \leq h_{M a x} - Δ h_{s m o o t h} \\ (A + S_{L e a k}) (1 - λ_{R}) + (S_{L e a k} + S_{M a x}) λ_{R}, & h < h_{M a x} \\ S_{L e a k} + S_{M a x}, & h \geq h_{M a x} \end{array},$

где:

S _R является сглаживавшей площадью открытия клапана.
_Утечка S является областью утечки клапана.
S _Max является максимальной площадью открытия клапана:

$S_{M a x} = π r_{o}^{2}$

Баланс массы

Массовое уравнение сохранения при клапане

${\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{B} = 0,$

где:

${\dot{m}}_{A}$ массовый расход жидкости в клапан через порт А.
${\dot{m}}_{B}$ массовый расход жидкости в клапан через порт B.

Энергетический баланс

Уравнение энергосбережения при клапане

$ϕ_{A} + ϕ_{B} = 0,$

где:

ϕ _A является энергетической скоростью потока жидкости в клапан через порт А.
ϕ _B является энергетической скоростью потока жидкости в клапан через порт B.

Баланс импульса

Уравнение сохранения импульса при клапане

$p_{A} - p_{B} = \frac{\dot{m} \sqrt{{\dot{m}}^{2} + {\dot{m}}_{c r}^{2}}}{2 ρ_{A v g} C_{d}^{2} S^{2}} [1 - {(\frac{S_{R}}{S})}^{2}] P R_{L o s s},$

где:

p _A и p _B является давлениями в порте А и порте B.
$\dot{m}$ массовый расход жидкости.
${\dot{m}}_{c r}$ критический массовый расход жидкости:

${\dot{m}}_{c r} = {Re}_{c r} μ_{A v g} \sqrt{\frac{π}{4} S_{R}} .$
ρ _{В среднем} является средней жидкой плотностью.
C _d является коэффициентом расхода.
S является входной областью клапана.
_Потеря PR является отношением давления:

$P R_{L o s s} = \frac{\sqrt{1 - {(S_{R} / S)}^{2} (1 - C_{d}^{2})} - C_{d} (S_{R} / S)}{\sqrt{1 - {(S_{R} / S)}^{2} (1 - C_{d}^{2})} + C_{d} (S_{R} / S)} .$

Параметры

Вкладка параметров

Valve seat specification: Выбор геометрии седла клапана. Опции включают Sharp-edged и Conical. Настройкой по умолчанию является Sharp-edged.
Cone angle: Угол, сформированный сторонами конического места. Этот параметр активен только, когда параметр Valve seat specification активен. Значением по умолчанию является 120 градус.
Ball diameter: Диаметр сферического поршня управления. Значением по умолчанию является 0.01 m.
Orifice diameter: Диаметр открытия клапана. Значением по умолчанию является 7e-3 m.
Ball displacement offset: Поршень управления возмещен от нулевого положения. Перемещение органа управления является суммой входного сигнала S и заданного смещения смещения. Значение по умолчанию 0 m.
Leakage area: Область, через которую жидкость может течь в полностью закрытом положении клапана. Эта область составляет утечку между входами клапана. Значением по умолчанию является 1e-12 м^2.
Smoothing factor: Фрагмент площади открытия изгибается, чтобы сглаживать описанный как часть. Сглаживание устраняет разрывы в минимальных и максимальных положениях клапана потока. Коэффициент сглаживания должен быть между 0 и 1. Введите значение 0 для нулевого сглаживания. Введите значение 1 для сглаживания полной кривой. Значением по умолчанию является 0.01.
Cross-sectional area at ports A and B: Область, нормальная к направлению потока во входах клапана. Эта область принята то же самое для всех входов. Значением по умолчанию является 0.01 м^2.
Characteristic longitudinal length: Расстояние, пересеченное жидкостью между входами клапана. Значением по умолчанию является 0.1 м^2.
Discharge coefficient: Отношение фактического массового расхода жидкости через клапан к его идеалу, или теоретический, значение. Коэффициент расхода составляет эффекты геометрии клапана. Значение должно быть между 0 и 1.
Critical Reynolds number: Число Рейнольдса, в который переходы потока между ламинарными и турбулентными режимами. Поток ламинарен ниже этого номера и турбулентен выше его. Значением по умолчанию является 12.

Вкладка переменных

Mass flow rate into port A: Массовый расход жидкости на компонент через порт A в начале симуляции. Значением по умолчанию является 1 kg/s.

Порты

A — Тепловой жидкий порт сохранения, представляющий клапан, вставил A
B Тепловой жидкий порт сохранения, представляющий клапан, вставил B
S — входной порт Физического сигнала для перемещения органа управления

Документация

Ball Valve (TL)

Библиотека

Описание

Площадь открытия клапана

Баланс массы

Энергетический баланс

Баланс импульса

Параметры

Вкладка параметров

Вкладка переменных

Порты

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Ball Valve (TL)

Библиотека

Описание

Площадь открытия клапана

Баланс массы

Энергетический баланс

Баланс импульса

Параметры

Вкладка параметров

Вкладка переменных

Порты

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

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