Shuttle Valve

Гидравлический клапан, который позволяет поток в одном направлении только

Библиотека

Распределительные клапаны

  • Shuttle Valve block

Описание

Блок Shuttle Valve представляет гидравлический клапан шаттла как модель, основанную на таблице данных. Клапан имеет два входных порта (A и A1) и один порт выхода (B). Клапаном управляет перепад давления pc=pApA1. Клапан разрешает поток или между портами А и B или между портами A1 и B, в зависимости от перепада давления pc. Первоначально, путь A-B принят, чтобы быть открытым. К открытому контуру A1-B (и близкий A-B одновременно), перепад давления должен быть меньше давлений открытия клапана (pcr <=0).

Когда давления открытия достигнуты, орган управления клапана (золотник, мяч, тарелка, и т.д.) обеспечен от ее места и перемещений к противоположному месту, таким образом открыв один проход и закрыв другой. Если скорость потока жидкости достаточно высока, и давление продолжает изменяться, поршень управления продолжает перемещаться, пока это не достигает своего крайнего положения. В данный момент одна из областей прохода клапана в его максимуме. Максимальная площадь клапана и взламывание и максимальные давления обычно обеспечиваются в каталогах и являются тремя основными параметрами блока.

Отношение между A-B, открытиями пути A1–B и контролирует давление, которое pc показывают на следующем рисунке.

В дополнение к максимальной площади область утечки также требуется, чтобы характеризовать клапан. Основная цель параметра не с учетом возможной утечки, даже при том, что это также важно, но 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. Поэтому значение параметров должно быть больше нуля.

Скорость потока жидкости через каждое из отверстий определяется согласно следующим уравнениям:

qAB=CDAAB2ρpAB(pAB2+pcr2)1/4

qA1B=CDAA1B2ρpA1B(pA1B2+pcr2)1/4

AAB={Aleakдля pcpcrackAleak+k(pcpcrack)для pcrack<pc<pcrack+popAmaxдля pcpcrack+pop

AA1B={Aleakдля pcpcrack+popAmaxk(pcpcrack)для pcrack<pc<pcrack+popAmaxдля pcpcrack

k=AmaxAleakpop

pc=pApA1

где

AB q, q A1BСкорости потока жидкости через AB и отверстия A1B
AB p, p A1BПерепады давления через AB и отверстия A1B
p A, p A1, p BАбсолютные давления в распределительных коробках
CDКоэффициент расхода потока
ρПлотность жидкости
AB A, A A1BМгновенный AB отверстия и области прохода A1B
A макс.Полностью открытая область прохода отверстия
Утечка AЗакрытая область утечки клапана
p cПерепад давления управления клапаном
Трещина pДифференциал давлений открытия клапана
p opПерепад давления должен был полностью переключить клапан
Краб p, p crA1BМинимальные давления для турбулентного течения через AB и отверстия A1B

Минимальные давления для турбулентного течения через AB и отверстия A1B, краба p и p crA1B, вычисляются согласно определенному методу перехода из ламинарного режима течения:

  • По отношению давления — переход от ламинарного к турбулентному режиму течения определяется следующими уравнениями:

    Краб p = (p avgAB + банкомат p) (1 – бегство B)

    p crA1B = (p avgA1B + банкомат p) (1 – бегство B)

    p avgAB = (p + p B)/2

    p avgA1B = (p A1 + p B)/2

    где

    p avgABСреднее давление для AB отверстия
    p avgA1BСреднее давление для отверстия A1B
    Банкомат pАтмосферное давление, 101 325 Па
    Бегство BОтношение давления при переходе между ламинарными и турбулентными режимами (значение параметров Laminar flow pressure ratio)
  • По числу Рейнольдса — переход от ламинарного к турбулентному режиму определяется следующими уравнениями:

    pcrAB=ρ2(RecrνCDDHAB)2

    pcrA1B=ρ2(RecrνCDDHA1B)2

    DHAB=4AABπ

    DHA1B=4AA1Bπ

    где

    D HAB, D HA1BМгновенные гидравлические диаметры отверстия
    νЖидкая кинематическая вязкость
    Re crКритическое число Рейнольдса (значение параметров Critical Reynolds number)

По умолчанию блок не включает динамику открытия клапана. Добавление динамики открытия клапана обеспечивает непрерывное поведение, которое особенно полезно в ситуациях с быстрым открытием клапана и закрытием. Области A AB и A A1B прохода отверстия в уравнениях выше затем становятся установившимся AB отверстия и областями прохода A1B, соответственно. Мгновенный AB отверстия и области прохода A1B с вводной динамикой определяются можно следующим образом:

AAB_dyn(t=0)=AAB_init

dAAB_dyndt=AABAAB_dynτ

AA1B_dyn=Amax+AleakAAB_dyn

где

A AB_dynМгновенная область прохода AB отверстия с вводной динамикой
A A1B_dynМгновенное отверстие область прохода A1B с вводной динамикой
A AB_initНачальная буква открывает область для AB отверстия
τПостоянная времени для ответа первого порядка открытия клапана
tВремя

Положительное направление блока на порте A относительно порта B и от порта A1 до порта B. Контролируйте давление, определяется как pc=pApA1.

Основные допущения и ограничения

  • Открытие клапана линейно пропорционально перепаду давления.

  • Никакая загрузка на клапан, такой как инерция, трение, пружина, и так далее, не рассматривается.

Параметры

Maximum passage area

Максимальная площадь поперечного проходного сечения клапана. Значением по умолчанию является 1e-4 м^2.

Cracking pressure

Уровень перепада давления, на котором отверстие клапана начинает открываться. Значением по умолчанию является -1e4 Па.

Opening pressure

Перепад давления на клапане должен был переключить клапан от одного крайнего положения до другого. Значением по умолчанию является 1e4 Па.

Flow discharge coefficient

Полуэмпирический параметр для характеристики мощности клапана. Его значение зависит от геометрических свойств отверстия, и обычно указывается в табличных данных производителя или учебниках. Значением по умолчанию является 0.7.

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 12, который соответствует круглому отверстию в тонком материале с резким краем. 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-12 м^2.

Opening dynamics

Выберите одну из следующих опций:

  • Do not include valve opening dynamics — Ламповые приемники его область прохода отверстия непосредственно как функция давления. Если область изменения мгновенно, уравнение потока - также. Это значение по умолчанию.

  • Include valve opening dynamics — Обеспечьте непрерывное поведение, которое более физически реалистично путем добавления задержки первого порядка во время открытия клапана и закрытия. Используйте эту опцию в гидравлических симуляциях с локальным решателем для симуляции в реальном времени. Эта опция также полезна, если вы интересуетесь динамикой открытия клапана в переменных симуляциях шага.

Opening time constant

Постоянная времени для ответа первого порядка открытия клапана. Этот параметр доступен, только если Opening dynamics установлен в Include valve opening dynamics. Значением по умолчанию является 0.1 s.

Initial area at port A

Начальная буква открывает область для AB отверстия. Этот параметр доступен, только если Opening dynamics установлен в Include valve opening dynamics. Значением по умолчанию является 1e-4 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.

A1

Гидравлический порт сопоставлен с входом клапана.

B

Гидравлический порт сопоставлен с выходом клапана.

Расширенные возможности

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

Смотрите также

|

Представленный в R2006b
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте