Pressure-Compensated 3-Way Flow Control Valve

Гидравлическое давление, компенсирующее клапан с 3 путями

Библиотека

Клапаны контроля потока

Описание

Блок Pressure-Compensated 3-Way Flow Control Valve представляет компенсированный давлению клапан контроля потока с 3 путями как модель, основанную на таблице данных. Модель клапана включает отверстие переменного сечения и обычно закрытый клапан регулировки давления, соединенный параллельно с отверстием. Цель клапана регулировки давления состоит в том, чтобы обеспечить предварительно установленный перепад давления через отверстие путем отклонения некоторых, текут из порта А к баку (порт R), если перепад давления превышает предварительно установленное значение. Порт C управляет открытием отверстия как показано в следующем рисунке.

В зависимости от данных, перечисленных в каталогах производителя или таблицах данных для вашего конкретного клапана, можно выбрать одну из следующих опций модели параметризации:

By maximum area and opening — Используйте эту опцию, если таблица данных обеспечивает только максимальную площадь отверстия и диапазон максимума поршня управления.
By area vs. opening table — Используйте эту опцию, если каталог или таблица данных предоставляют таблицу области прохода отверстия на основе перемещения органа управления A=A(h).

В первом случае область прохода принята, чтобы быть линейно зависимой на перемещении органа управления, то есть, отверстие принято, чтобы быть закрытым, если начальное открытие отверстия обнуляется, и перемещение органа управления также равняется нулю. Максимальное открытие отверстия происходит в максимальном смещении. Во втором случае область прохода определяется одномерной интерполяцией из таблицы A=A(h).

Представление клапана регулировки давления не составляет инерцию, трение или гидравлические силы. Клапан имеет следующее отношение перепада давления области:

$A_{p c} = {\begin{array}{l} A_{l e a k} & для p < p_{s e t} \\ (p - p_{s e t}) \frac{A_{\max_p c}}{p_{r e g}} & для p_{s e t} \leq p \leq (p_{s e t} + p_{r e g}) \\ A_{\max_p c} & для p > (p_{s e t} + p_{r e g}) \end{array}$

где

_PC A	Область прохода клапана регулировки давления
p	Перепад давления через отверстие
p _{установлен}	Задайте перепад давления
p _reg	Область значений регулирования
A _{max_pc}	Максимальная площадь клапана регулировки давления
_Утечка A	Закрытая область утечки отверстия для компенсатора давления

И для отверстия переменного сечения и для компенсатора давления, маленькая область утечки принята, чтобы существовать даже после того, как отверстие будет полностью закрыто. Физически, это представляет возможное разрешение при закрытом клапане, но основная цель параметра состоит в том, чтобы обеспечить вычислительную целостность схемы путем препятствования фрагменту системы то, чтобы быть изолированным после того, как клапан полностью закрывается. Изолированная или “висящая” часть системы могла влиять на вычислительный КПД и даже вызвать отказ расчета.

После того, как область была определена, блок вычисляет скорость потока жидкости и для отверстия и для компенсатора давления согласно следующим уравнениям:

$q = C_{D} \cdot A \sqrt{\frac{2}{ρ}} \cdot \frac{p}{{(p^{2} + p_{c r}^{2})}^{1 / 4}}$

$A = {\begin{array}{l} A_{p c} & для компенсатора давления \\ A_{o r} & для отверстия переменного сечения \end{array}$

$A_{p c} = {\begin{array}{l} h \cdot A_{\max} / h_{\max} + A_{l e a k} & для h > 0 \\ A_{l e a k} & для h < = 0 \end{array}$

h = x ₀ + x

$p = {\begin{array}{l} p_{A} - p_{R} & для компенсатора давления \\ p_{A} - p_{B} & для отверстия переменного сечения \end{array}$

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

$D_{H} = \sqrt{\frac{4 A}{π}}$

где

q	Скорость потока жидкости
p	Перепад давления
p _A, p _B, p _R	Абсолютные давления в распределительных коробках
CD	Коэффициент расхода потока
A	Мгновенная область прохода отверстия
A _макс.	Максимальная площадь отверстия
_Утечка A	Закрытая область утечки отверстия
h _макс.	Смещение максимума поршня управления
x0	Начальное открытие
x	Перемещение органа управления от исходного положения
h	Открытие отверстия
ρ	Плотность жидкости
ν	Жидкая кинематическая вязкость
p _cr	Минимальное давление турбулентного течения
Re _cr	Критическое число Рейнольдса
D _H	Мгновенный гидравлический диаметр отверстия

Связи A, B, и R являются сохраняющими гидравлическими портами, сопоставленными с входом клапана, выходом, и возвращаются, соответственно. Связь C является портом физического сигнала, через который управляют открытием отверстия. Положительное направление блока на порте A относительно порта B. Положительный сигнал в порте C открывает клапан.

Допущения и ограничения

Инерция жидкости и загрузка компенсатора давления не учтены.

Вкладка Переменное отверстие

Orifice parameterization

Выберите один из следующих методов для определения отверстия:

By maximum opening and area — Введите значения для максимальной площади постоянного отверстия и максимального открытия отверстия. Область прохода линейно зависима на перемещении органа управления, то есть, отверстие закрывается в исходном положении поршня управления (нулевое смещение), и максимальное открытие происходит в максимальном смещении. Это - метод по умолчанию.
By orifice area vs. orifice opening table — Введите таблицу данных открытий отверстия и соответствующих площадей постоянного отверстия. Область прохода определяется одномерным поиском по таблице. У вас есть выбор двух методов интерполяции и двух методов экстраполяции.

Orifice maximum area

Область полностью открытого отверстия. Значение параметров должно быть больше нуля. Значением по умолчанию является 1e-4 м^2. Этот параметр используется, если Orifice parameterization установлен в By maximum opening and area.

Orifice maximum opening

Максимальное смещение поршня управления. Значение параметров должно быть больше нуля. Значением по умолчанию является 0.005 m. Этот параметр используется, если Orifice parameterization установлен в By maximum opening and area.

Tabulated orifice openings

Вектор из входных значений для открытий отверстия в виде одномерного массива. Вектор входных значений должен строго увеличиваться. Значения могут быть расположены с неоднородными интервалами. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции: необходимо ввести по крайней мере два значения для линейной интерполяции, по крайней мере три значения для сплайн-интерполяции. Значениями по умолчанию, в мм, является [-6, 0, 1, 3, 6, 9, 15]. Этот параметр используется, если Orifice parameterization установлен в By orifice area vs. orifice opening table. значения Tabulated orifice openings будут использоваться вместе со значениями Tabulated orifice area для одномерного поиска по таблице.

Tabulated orifice area

Вектор из площадей постоянного отверстия в виде одномерного массива. Вектор должен быть одного размера с вектором открытий отверстия. Все значения должны быть положительными. Значениями по умолчанию, в см^2, является [1e-7, 1e-6, 0.08, 0.145, 0.96, 1, 1.001]. Этот параметр используется, если Orifice parameterization установлен в By orifice area vs. orifice opening table.

Interpolation method

Этот параметр используется, если Orifice parameterization установлен в By orifice area vs. orifice opening tableВыберите один из следующих методов интерполяции для аппроксимации итогового значения, когда исходное значение находится между двумя последовательными узлами решетки:

Linear — Выберите эту опцию, чтобы получить лучшую эффективность.
Smooth — Выберите эту опцию, чтобы произвести непрерывную кривую с непрерывными производными первого порядка.

Для получения дополнительной информации об алгоритмах интерполяции смотрите страницу с описанием блока PS Lookup Table (1D).

Extrapolation method

Этот параметр используется, если Orifice parameterization установлен в By orifice area vs. orifice opening table. Выберите один из следующих методов экстраполяции для определения выходного значения, когда входное значение найдется вне диапазона, указанного в списке аргументов:

Linear — Выберите эту опцию, чтобы произвести линию, соединяющую соседние значения в области экстраполяции и за пределами с областью интерполяции.
Nearest — Выберите эту опцию, чтобы произвести экстраполяцию, которая не выше самой высокой или ниже самой низкой точки в области данных.

Для получения дополнительной информации об алгоритмах экстраполяции смотрите страницу с описанием блока PS Lookup Table (1D).

Orifice initial opening

Начальное открытие отверстий. Параметр может быть положительным (приоткрытое отверстие), отрицательным (перекрывающееся отверстие), или 0 для установки нулевого перекрытия. Значение по умолчанию 0.

Orifice flow discharge coefficient

Полуэмпирический коэффициент, который используется в расчете скорости потока жидкости через отверстие. Его значение зависит от геометрических свойств отверстия и обычно указывается в табличных данных производителя или учебниках. Значением по умолчанию является 0.6.

Orifice 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 Orifice 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 Orifice critical Reynolds number.

Orifice 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 Orifice laminar transition specification устанавливается на Pressure ratio.

Orifice 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 12. Этот параметр отображается, только если параметр Orifice laminar transition specification устанавливается на Reynolds number.

Orifice leakage area

Общая площадь возможных утечек в полностью закрытом отверстии. 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-9 м^2.

Вкладка компенсатора давления

Pressure differential across orifice setting

Перепад давлений, который должен быть обеспечен через отверстие переменного сечения компенсатором давления. Значением по умолчанию является 6e5 Па.

Pressure differential regulation range

Увеличение давления по предварительно установленному уровню, необходимому к полностью открытому отверстие компенсатора давления. Чем ниже значение области значений, тем выше чувствительность клапана. Значением по умолчанию является 0.5e5 Па.

Pressure compensator maximum area

Область полностью открытого компенсатора давления. Значение параметров должно быть больше нуля. Значением по умолчанию является 1e-4 м^2.

Pressure compensator flow discharge coefficient

Полуэмпирический коэффициент, который используется в расчете скорости потока жидкости через компенсатор давления. Значением по умолчанию является 0.6.

Pressure compensator 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 Pressure compensator 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 Pressure compensator critical Reynolds number.

Pressure compensator 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 Pressure compensator laminar transition specification устанавливается на Pressure ratio.

Pressure compensator 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 12. Этот параметр отображается, только если параметр Pressure compensator laminar transition specification устанавливается на Reynolds number.

Pressure compensator leakage area

Общая площадь возможных утечек в полностью закрытом отверстии. Должен быть больше 0. 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. Значением по умолчанию является 1e-9 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 клапана.
B: Гидравлический порт сопоставлен с выходом клапана.
R: Гидравлический порт, который соединяется с баком.
C: Порт управления физического сигнала.

Документация

Pressure-Compensated 3-Way Flow Control Valve

Библиотека

Описание

Допущения и ограничения

Параметры

Вкладка Переменное отверстие

Вкладка компенсатора давления

Глобальные параметры

Порты

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Pressure-Compensated 3-Way Flow Control Valve

Библиотека

Описание

Допущения и ограничения

Параметры

Вкладка Переменное отверстие

Вкладка компенсатора давления

Глобальные параметры

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™.