Gate Valve (TL)

Клапан контроля потока приведен в движение поперечным движением кругового логического элемента

Библиотека

Тепловая Liquid/Valves & Orifices/Flow Control Valves

Описание

Блок Gate Valve (TL) представляет клапан контроля потока круговым открытием и круговым логическим элементом. Логический элемент перемещается в направление, ортогональное к потоку жидкости. Открытие и логический элемент равны в диаметре. Рисунок показывает, что схематические из клапана логического элемента в трех различных положениях — закрытый, частично открываются, и полностью открытый.

Пропустите клапан в различных положениях

Функция сглаживания позволяет площади открытия клапана изменяться гладко между полностью закрытый и положения полностью открытого отверстия. Функция сглаживания делает это путем удаления резких изменений площади открытия 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 с помощью выражения

$A = \frac{π d_{0}^{2}}{4} - A_{C o v e r e d},$

где:

A является площадью открытия клапана.
d ₀ является диаметром отверстия клапана.
_{Покрытый} A является фрагментом площади постоянного отверстия клапана, покрытой логическим элементом:

$A_{C o v e r e d} = \frac{d_{0}^{2}}{2} acos (\frac{Δ l}{d_{0}}) - \frac{Δ l}{2} \sqrt{d_{0}^{2} - {(Δ l)}^{2}}$
Δl является сетевым перемещением центра логического элемента относительно центра отверстия.

$Δ l = {\begin{array}{l} 0, & (x_{0} + S_{d}) \leq 0 \\ d_{0}, & (x_{0} + S_{d}) \geq d_{0} \\ (x_{0} + S), & Еще \end{array},$
x ₀ является Gate displacement offset, заданный в диалоговом окне блока.
S _d является перемещением логического элемента, определенным через входной порт физического сигнала S.

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

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

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

где:

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

${\bar{Δ l}}_{R} = \frac{Δ l - (d_{0} - Δ l_{s m o o t h})}{d_{0} - (d_{0} - Δ l_{s m o o t h})} .$

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.
_{Сглаженный} Δl является областью сглаживания смещения логического элемента:

$Δ l_{s m o o t h} = f_{s m o o t h} \frac{d_{0}}{2},$
где _{сглаженный} f является коэффициентом сглаживания между 0 и 1.

Сглаживавшая площадь открытия клапана дана кусочным условным выражением

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

где:

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

$S_{M a x} = \frac{π d_{0}^{2}}{4} .$

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

Orifice diameter: Диаметр площади потока клапана в положении полностью открытого отверстия. Значением по умолчанию является 7e-3 m.
Gate displacement offset: Логический элемент возмещен от нулевого положения. Мгновенное смещение логического элемента является суммой смещения логического элемента и входного сигнала S. Значение по умолчанию 0 m.

Leakage area: Совокупная область всей жидкости протекает при клапане. Область утечки помогает предотвратить числовые проблемы из-за изолированных разделов гидросистемы. Для числовой робастности, установленной этот параметр на ненулевое значение. Значением по умолчанию является 1e-12.

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: Площадь потока во входах клапана. Входы приняты равные в размере. Значением по умолчанию является 0.01 м^2.

Characteristic longitudinal length

Аппроксимированная длина клапана. Этот параметр обеспечивает меру продольной шкалы клапана. Значением по умолчанию является 0.1 м^2.

Discharge coefficient

Полуэмпирический параметр, обычно используемый в качестве меры эффективности клапана. Коэффициент расхода задан как отношение фактического массового расхода жидкости через клапан к его теоретическому значению.

Блок использует этот параметр с учетом эффектов геометрии клапана на массовых расходах жидкости. Учебники и таблицы данных клапана являются общими источниками значений коэффициента расхода. По определению все значения должны быть больше 0 и меньше, чем 1. Значением по умолчанию является 0.7.

Critical Reynolds number

Число Рейнольдса, соответствующее переходу между режимами ламинарного и турбулентного течения. Поток через клапан принят ламинарный ниже этого значения и турбулентный выше его. Соответствующие значения, чтобы использовать зависят от определенной геометрии клапана. 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

Gate 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

Gate 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™.