Orifice (IL)

Постоянная область или отверстие переменной области в изотермической системе

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Изотермическая Жидкость / Valves & Orifices / Отверстия

Описание

Блок Orifice (IL) моделирует поток через локальное ограничение с постоянной или переменной площадью открытия. Для отверстий переменного сечения поршень управления, соединенный с портом S, устанавливает мгновенное вводное положение. Площадь открытия параметризована или линейно или интерполяционной таблицей.

Импульс сохраняется через отверстие:

${\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{B} = ρ v_{A} A_{A} + ρ v_{B} A_{B} = 0.$

Этот баланс импульса подразумевает, что существует увеличение скорости, когда существует уменьшение в области и сокращение скорости, когда поток разряжается в большую область. В соответствии с Бернуллиевым принципом, это изменение в скорости приводит к области более низкого давления в отверстии и более высокого давления в зоне расширения. Получившееся увеличение давления, которое называется восстановлением давления, зависит от коэффициента расхода отверстия и отношения площадей постоянного отверстия и областей портов.

Постоянные отверстия

Для постоянных отверстий площадь постоянного отверстия, _{отверстие} A, не изменяется в течение симуляции.

Используя Constant Параметризация области

Объемный расход вычисляется:

$\dot{m} = \frac{C_{d} A_{o r i f i c e} \sqrt{2 \bar{ρ}}}{\sqrt{P R_{l o s s} (1 - {(\frac{A_{o r i f i c e}}{A_{p o r t}})}^{2})}} \sqrt{p_{A} - p_{B}} \approx \frac{C_{d} A_{o r i f i c e} \sqrt{2 \bar{ρ}}}{\sqrt{P R_{l o s s} (1 - {(\frac{A_{o r i f i c e}}{A_{p o r t}})}^{2})}} \frac{p_{A} - p_{B}}{{[{(p_{A} - p_{B})}^{2} + Δ p_{c r i t}]}^{1 / 4}},$

где:

C _d является Discharge coefficient.
_{Отверстие} A является мгновенным отверстием открытая область.
_Портом A является Cross-sectional area at ports A and B.
$\bar{ρ}$ средняя плотность жидкости.

_Потеря PR и _{критика} Δp вычисляются таким же образом для постоянного и отверстий переменного сечения и заданы в Падении давления и Критических разделах Давления ниже.

Это приближение для $\dot{m}$ и блок Local Restriction (IL) является тем же самым.

Используя Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure drop Параметризация

Объемный расход определяется из табличных значений перепада давления, Δp, который можно обеспечить. Если только неотрицательные значения будут введены и для объемного расхода и для векторов перепада давления, таблица будет экстраполироваться, чтобы содержать отрицательные величины. Объемный расход интерполирован из этой расширенной таблицы.

Отверстия переменного сечения

Для отверстий переменного сечения, установки Opening orientation к Positive control member displacement opens orifice открывает отверстие, когда сигнал в S положителен, в то время как Negative control member displacement opens orifice ориентация открывает отверстие, когда сигнал в S отрицателен. В обоих случаях сигнал положителен, и открытие отверстия установлено величиной сигнала.

Используя Linear - Area vs. control member position Параметризация

Площадь постоянного отверстия _{отверстие} A основана на перемещении органа управления и отношении площади постоянного отверстия и максимальном перемещении органа управления:

$A_{o r i f i c e} = \frac{(A_{\max} - A_{l e a k})}{Δ S} (S - S_{\min}) ε + A_{l e a k},$

где:

_Min S является перемещением органа управления, когда отверстие полностью закрывается.
ΔS является перемещением Поршня управления между закрытым и открытым отверстием.
A _макс. является Maximum orifice area.
_{Утечкой} A является Leakage area.
ε является Opening orientation.

Объемный расход определяется уравнением скорости потока жидкости давления:

$\dot{m} = \frac{C_{d} A_{o r i f i c e} \sqrt{2 \bar{ρ}}}{\sqrt{P R_{l o s s} (1 - {(\frac{A_{o r i f i c e}}{A})}^{2})}} \frac{Δ p}{{[Δ p^{2} + Δ p_{c r i t}^{2}]}^{1 / 4}},$

где A является Cross-sectional area at ports A and B.

Используя Tabulated data - Area vs. control member position Параметризация

Когда вы используете Tabulated data - Area vs. control member position параметризация, площадь постоянного отверстия_{, отверстие} A интерполировано от табличных значений площади открытия и перемещения органа управления, ΔS, который можно обеспечить. Как с Linear - Area vs. control member position параметризация, объемный расход определяется уравнением скорости потока жидкости давления:

$\dot{m} = \frac{C_{d} A_{o r i f i c e} \sqrt{2 \bar{ρ}}}{\sqrt{P R_{l o s s} (1 - {(\frac{A_{o r i f i c e}}{A})}^{2})}} \frac{Δ p}{{[Δ p^{2} + Δ p_{c r i t}^{2}]}^{1 / 4}},$

где _{отверстие} A:

A _макс., последний элемент Orifice area vector, если открытие больше, чем максимальное заданное открытие.
_Утечка A, первый элемент Orifice area vector, если открытие отверстия меньше минимального открытия.
_{Отверстие} A, если расчетная область между пределами Orifice area vector.

_{Открытый} A является только функцией перемещения органа управления, полученного в порте S.

Используя Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop Параметризация

Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop параметризация интерполирует объемный расход непосредственно из обеспеченной пользователями таблицы объемного расхода, которая основана на перемещении органа управления и перепаде давления по отверстию.

Эти данные могут включать отрицательные перепады давления и отрицательные вводные значения. Если отрицательный перепад давления будет включен в набор данных, объемный расход изменит направление. Однако скорость потока жидкости останется неизменной для отрицательных вводных значений.

Падение давления

Падение давления описывает сокращение давления при клапане из-за уменьшения в области. Термин падения давления, _потеря PR вычисляется как:

$P R_{l o s s} = \frac{\sqrt{1 - {(\frac{A_{o r i f i c e}}{A_{p o r t}})}^{2} (1 - C_{d}^{2})} - C_{d} \frac{A_{o r i f i c e}}{A_{p o r t}}}{\sqrt{1 - {(\frac{A_{o r i f i c e}}{A_{p o r t}})}^{2} (1 - C_{d}^{2})} + C_{d} \frac{A_{o r i f i c e}}{A_{p o r t}}} .$

Восстановление давления описывает положительный скачок давления при клапане из-за увеличения области. Если вы не хотите получать это увеличение давления, установите Pressure recovery на Off. В этом случае _потеря PR равняется 1.

Критическое давление

Критическим перепадом давлений, _{критикой} Δp, является перепад давления, сопоставленный с Critical Reynolds number, _{критикой} Re, которая является точкой перехода между ламинарным и турбулентным течением в жидкости:

$Δ p_{c r i t} = \frac{π \bar{ρ}}{8 A_{o r i f i c e}} {(\frac{ν {Re}_{c r i t}}{C_{d}})}^{2} .$

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Жидкая запись или точка выхода к отверстию.

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Жидкая запись или точка выхода к отверстию.

Входной параметр

развернуть все

`S` — Перемещение органа управления, m
физический сигнал

Перемещение органа управления для отверстия переменной области, в m.

Параметры

развернуть все

`Orifice type` — Тип отверстия
`Variable` (значение по умолчанию) | `Constant`

Является ли открытие отверстия постоянным или переменным относительно времени.

`Orifice parameterization` — Метод вычисления площади постоянного отверстия
`Orifice Area` (значение по умолчанию) | `Tabulated data - volumetric flow rate vs. pressure drop` | `Linear - area vs. control member position` | `Tabulated data - Area vs. control member position` | `Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop`

Метод вычисления площади постоянного отверстия по симуляции. Когда Orifice type установлен в Constant, существует две опции параметризации.

Orifice area (значение по умолчанию). Присвоенная область не переключает симуляцию.
Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure drop. Область остается постоянной, но объемный расход через отверстие может варьироваться. Это значение интерполировано непосредственно от Volumetric flow rate vector и набора данных Pressure drop vector.

Когда Orifice type установлен в Variable, существует три опции параметризации.

Linear - Area vs. control member position. Область определяется линейным соотношением к перемещению органа управления относительно полностью открытого или полностью закрытого отверстия. Положение установлено различным физическим сигналом в порте S.
Tabulated data - Area vs. control member position. Площадь открытия интерполирована от Control member position vector и Orifice area vector на основе перемещения органа управления, полученного в порте S.
Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop. Объемный расход непосредственно интерполирован от пользователя - обеспечил Control member position vector, s, Pressure drop vector, dp и параметры Volumetric flow rate table, q(s,dp) на основе перемещения органа управления, полученного в порте S и перепаде давления через порты A и B.

`Orifice area` — Область открытия отверстия
`1e-3 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения открытия отверстия.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice type на Constant и Orifice parameterization к Orifice area.

`Pressure drop vector` — Вектор из значений дифференциального давления для табличной параметризации
`[-4, -3, -2, -1, -.5, 0, .5, 1, 2, 3, 4] MPa` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Вектор из значений перепада давления для табличной параметризации объемного расхода. Значения в этом векторе соответствуют непосредственные значениям в параметре Volumetric flow rate vector. Значения вектора перепада давления перечислены в порядке возрастания. Объемный расход интерполирован непосредственно от Volumetric flow rate vector, который зависит от параметра Pressure drop vector.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice type на Constant и Orifice parameterization к Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure drop.

`Volumetric flow rate vector` — Вектор из значений объемного расхода
`[-2.44, -2.12, -1.68, -1.22, -.84, 0, .85, 1.21, 1.7, 2.09, 2.41] .* 1e-3 m^3/s` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Вектор из значений объемного расхода для табличной параметризации объемного расхода. Значения в этом векторе соответствуют непосредственные значениям в Pressure drop vector. Объемный расход интерполирован непосредственно от обеспеченного Volumetric flow rate vector, который зависит от параметра Pressure drop vector.

Зависимости

`Control member position at closed orifice` — Поршень управления возмещен
`0 m` (значение по умолчанию) | скаляр

Начальное смещение поршня управления, когда отверстие переменного сечения полностью закрывается. Значение по умолчанию представляет полированную нулем систему. Положительное, ненулевое значение представляет underlapped, или частично откройтесь, система. Отрицательное, ненулевое значение представляет перекрытую систему, где отверстие остается закрытым в области значений перемещений органа управления.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice type на Variable.

`Control member travel between closed and open orifice` — Диапазон максимума поршня управления
`5e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальное расстояние перемещения поршня управления. Это значение обеспечивает верхний предел вычислениям так, чтобы симуляции не возвращали нефизические значения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice type на Variable и Orifice parameterization к Linear - Area vs. control member position.

`Maximum orifice area` — Максимальная область открытия отверстия
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальная площадь постоянного отверстия испытана в процессе моделирования. При использовании Tabulated data - Area vs. control member position, максимальная площадь постоянного отверстия является последним элементом Orifice area vector.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice type на Variable и Orifice parameterization к Linear - Area vs. control member position.

`Leakage area` — Область разрыва отверстия, когда в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Сумма всех разрывов, когда клапан находится в положении полностью закрытого отверстия. Любая область, меньшая, чем это значение, обеспечена в определенной площади утечки. Этот параметр способствует числовой устойчивости путем поддержания непрерывности в потоке.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите тип Orifice на Variable и Orifice parameterization к Linear - Area vs. control member position.

`Control member position vector` — Вектор из перемещений органа управления
`[0, .002, .004, .007, .017] m` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Вектор из перемещений органа управления для табличной параметризации площади постоянного отверстия. Векторные элементы соответствуют непосредственные значениям в Orifice area vector. Векторные элементы перечислены в порядке возрастания, и первый элемент должен быть 0. Область открытия отверстия интерполирована от Orifice area vector, который зависит от параметра Control member position vector.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice type на Variable и Orifice parameterization к Tabulated data - Area vs. control member position.

`Orifice area vector` — Вектор из значений области открытия отверстия
`[1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, .00011438, .00034356] m^2` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Вектор из значений площади постоянного отверстия для табличной параметризации площади постоянного отверстия. Значения в этом векторе соответствуют непосредственные элементам в Control member position vector. Первым элементом этого вектора является область утечки отверстия, и последним элементом является максимальная площадь постоянного отверстия. Область открытия отверстия интерполирована от Orifice area vector, который зависит от Control member position vector.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice type на Variable и Orifice parameterization к Tabulated data - Area vs. control member position.

`Cross-sectional area at ports A and B` — Область при записи отверстия или выходе
`inf m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения в портах A и B входа и выхода. Эта область используется в уравнении скорости потока жидкости давления, которое определяет массовый расход жидкости через отверстие.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите также:

Orifice type к Variable и Orifice parameterization к любому Linear - Area vs. control member position или Tabulated data - Area vs. control member position.
Orifice type к Constant и Orifice parameterization к Orifice area.

`Opening orientation` — Направление перемещения члена, которое открывает отверстие
`Positive control member displacement opens orifice` (значение по умолчанию) | `Negative control member displacement opens orifice`

Направление перемещения члена, которое открывает отверстие переменного сечения. Положительная ориентация указывает, что перемещение члена надежного управления увеличивает открытие отверстия. Отрицательная ориентация указывает, что отрицательное перемещение органа управления увеличивает открытие отверстия. Величина всегда положительна.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice type на Variable.

`Discharge coefficient` — Коэффициент расхода
0.64 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Поправочный коэффициент, который составляет потери выброса в теоретических потоках.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите также:

Orifice type к Variable и Orifice parameterization к любому Linear - Area vs. control member position или Tabulated data - Area vs. control member position.
Orifice type к Constant и Orifice parameterization к Orifice area.

`Critical Reynolds number` — Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения
150 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения через отверстие.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите также:

Orifice type к Variable и Orifice parameterization к любому Linear - Area vs. control member position или Tabulated data - Area vs. control member position.
Orifice type к Constant и Orifice parameterization к Orifice area.

`Pressure recovery` — Увеличиваются ли с учетом давления в расширениях области
`On` (значение по умолчанию) | `Off`

Увеличиваются ли с учетом давления когда жидкость течет с области меньшей площади поперечного сечения в область большей площади поперечного сечения. Это увеличение давления не получено, когда Pressure recovery установлен на Off.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите также:

Orifice type к Variable и Orifice parameterization к любому Linear - Area vs. control member position или Tabulated data - Area vs. control member position.
Orifice type к Constant и Orifice parameterization к Orifice area.

`Control member position vector, s` — Вектор из вводных значений
`[0, .002, .004, .007, .017] m` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Вектор из перемещений органа управления для табличной параметризации объемного расхода. Вектор перемещения органа управления формирует независимую ось параметром Pressure drop vector, dp для 2D зависимого параметра Volumetric flow rate table, q(s,dp). Прямое вытеснение соответствует открытию клапана. Значения перечислены в порядке возрастания, и первый элемент должен быть 0. Линейная интерполяция используется между табличными точками данных.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice type на Variable и Orifice parameterization к Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop.

`Pressure drop vector, dp` — Вектор из значений перепада давления
`[.3, .5, .7] MPa` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Вектор из значений перепада давления для табличной параметризации объемного расхода. Вектор перепада давления формирует независимую ось параметром Control member position vector, s для 2D зависимого параметра Volumetric flow rate table, q(s,dp). Значения перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0. Линейная интерполяция используется между табличными точками данных.

Зависимости

`Volumetric flow rate table, q(s,dp)` — Массив значений объемного расхода
`[1.7e-05, 2e-05, 2.6e-05; .0035, .0045, .0053; .7, .9, 1.06; 1.96, 2.5, 3; 6, 7.7, 9.13] .* 1e-3 m^3/s` (значение по умолчанию) | M-by-N матрица

M-by-N матрица объемных расходов на основе независимых значений перепада давления и перемещения органа управления. M и N являются размерами соответствующих векторов:

M является числом элементов в параметре Pressure drop vector, dp.
N является числом элементов в параметре Control member position vector, s.

Документация

Orifice (IL)

Описание

Постоянные отверстия

Отверстия переменного сечения

Падение давления

Критическое давление

Порты

Сохранение

A — Жидкий порт изотермическая жидкость

B — Жидкий порт изотермическая жидкость

Входной параметр

S — Перемещение органа управления, m физический сигнал

Параметры

Orifice type — Тип отверстия Variable (значение по умолчанию) | Constant

Orifice area — Область открытия отверстия 1e-3 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Pressure drop vector — Вектор из значений дифференциального давления для табличной параметризации [-4, -3, -2, -1, -.5, 0, .5, 1, 2, 3, 4] MPa (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Зависимости

Volumetric flow rate vector — Вектор из значений объемного расхода [-2.44, -2.12, -1.68, -1.22, -.84, 0, .85, 1.21, 1.7, 2.09, 2.41] .* 1e-3 m^3/s (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Зависимости

Control member position at closed orifice — Поршень управления возмещен 0 m (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Control member travel between closed and open orifice — Диапазон максимума поршня управления 5e-3 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Maximum orifice area — Максимальная область открытия отверстия 1e-4 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Leakage area — Область разрыва отверстия, когда в положении полностью закрытого отверстия 1e-10 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Control member position vector — Вектор из перемещений органа управления [0, .002, .004, .007, .017] m (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Зависимости

Orifice area vector — Вектор из значений области открытия отверстия [1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, .00011438, .00034356] m^2 (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Зависимости

Cross-sectional area at ports A and B — Область при записи отверстия или выходе inf m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Opening orientation — Направление перемещения члена, которое открывает отверстие Positive control member displacement opens orifice (значение по умолчанию) | Negative control member displacement opens orifice

Зависимости

Discharge coefficient — Коэффициент расхода0.64 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Зависимости

Critical Reynolds number — Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения150 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Pressure recovery — Увеличиваются ли с учетом давления в расширениях области On (значение по умолчанию) | Off

Зависимости

Control member position vector, s — Вектор из вводных значений [0, .002, .004, .007, .017] m (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Зависимости

Pressure drop vector, dp — Вектор из значений перепада давления [.3, .5, .7] MPa (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Зависимости

Volumetric flow rate table, q(s,dp) — Массив значений объемного расхода [1.7e-05, 2e-05, 2.6e-05; .0035, .0045, .0053; .7, .9, 1.06; 1.96, 2.5, 3; 6, 7.7, 9.13] .* 1e-3 m^3/s (значение по умолчанию) | M-by-N матрица

Зависимости

Смотрите также

Темы

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`S` — Перемещение органа управления, m
физический сигнал

`Orifice type` — Тип отверстия
`Variable` (значение по умолчанию) | `Constant`

`Orifice area` — Область открытия отверстия
`1e-3 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Pressure drop vector` — Вектор из значений дифференциального давления для табличной параметризации
`[-4, -3, -2, -1, -.5, 0, .5, 1, 2, 3, 4] MPa` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

`Volumetric flow rate vector` — Вектор из значений объемного расхода
`[-2.44, -2.12, -1.68, -1.22, -.84, 0, .85, 1.21, 1.7, 2.09, 2.41] .* 1e-3 m^3/s` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

`Control member position at closed orifice` — Поршень управления возмещен
`0 m` (значение по умолчанию) | скаляр

`Control member travel between closed and open orifice` — Диапазон максимума поршня управления
`5e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum orifice area` — Максимальная область открытия отверстия
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Leakage area` — Область разрыва отверстия, когда в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Control member position vector` — Вектор из перемещений органа управления
`[0, .002, .004, .007, .017] m` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

`Orifice area vector` — Вектор из значений области открытия отверстия
`[1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, .00011438, .00034356] m^2` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

`Cross-sectional area at ports A and B` — Область при записи отверстия или выходе
`inf m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Opening orientation` — Направление перемещения члена, которое открывает отверстие
`Positive control member displacement opens orifice` (значение по умолчанию) | `Negative control member displacement opens orifice`

`Discharge coefficient` — Коэффициент расхода
0.64 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

`Critical Reynolds number` — Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения
150 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Pressure recovery` — Увеличиваются ли с учетом давления в расширениях области
`On` (значение по умолчанию) | `Off`

`Control member position vector, s` — Вектор из вводных значений
`[0, .002, .004, .007, .017] m` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

`Pressure drop vector, dp` — Вектор из значений перепада давления
`[.3, .5, .7] MPa` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

`Volumetric flow rate table, q(s,dp)` — Массив значений объемного расхода
`[1.7e-05, 2e-05, 2.6e-05; .0035, .0045, .0053; .7, .9, 1.06; 1.96, 2.5, 3; 6, 7.7, 9.13] .* 1e-3 m^3/s` (значение по умолчанию) | M-by-N матрица