Check Valve

Гидравлический клапан, который позволяет поток в одном направлении только

Библиотека

Распределительные клапаны

Описание

Блок Check Valve представляет гидравлический запорный клапан как модель, основанную на таблице данных. Цель запорного клапана состоит в том, чтобы разрешить поток в одном направлении и блокировать его в противоположном направлении. Следующий рисунок показывает типичную зависимость между областью A прохода клапана и перепад давления на клапане $Δ p = p_{A} - p_{B},$ .

Клапан остается закрытым, в то время как перепад давления на клапане ниже, чем давления открытия клапана. Когда давления открытия достигнуты, орган управления клапана (золотник, мяч, тарелка, и т.д.) обеспечен от ее места, таким образом создав проход между входом и выходом. Если скорость потока жидкости достаточно высока, и давление продолжает повышаться, область далее увеличена, пока поршень управления не достигает своего максимума. В данный момент область прохода клапана в ее максимуме. Максимальная площадь клапана и взламывание и максимальные давления обычно обеспечиваются в каталогах и являются тремя основными параметрами блока.

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.

По умолчанию блок не содержит динамику открытия клапана и клапан определяет площадь открытия как функцию пропорциональную давлению:

$A = A (p)$

Добавление динамики открытия клапана обеспечивает непрерывное поведение, которое более физически реалистично, и особенно полезно в ситуациях с быстрым открытием клапана и закрытием. Зависимая давлением область A(p) прохода отверстия в уравнениях блока затем становится установившейся областью, и мгновенная область прохода отверстия в уравнении потока определяется можно следующим образом:

$A (t = 0) = A_{i n i t}$

$\frac{d A}{d t} = \frac{A (p) - A}{τ}$

В любом случае скорость потока жидкости через клапан определяется согласно следующим уравнениям:

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

$A (p) = {\begin{array}{l} A_{l e a k} & для p < = p_{c r a c k} \\ A_{l e a k} + k \cdot (p - p_{c r a c k}) & для p_{c r a c k} < p < p_{\max} \\ A_{\max} & для p > = p_{\max} \end{array}$

$k = \frac{A_{\max} - A_{l e a k}}{p_{\max} - p_{c r a c k}}$

$Δ p = p_{A} - p_{B},$

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

$D_{H} = \sqrt{\frac{4 A}{π}}$

где

q	Скорость потока жидкости
p	Перепад давления
p _A, p _B	Абсолютные давления в распределительных коробках
CD	Коэффициент расхода потока
A	Мгновенная область прохода отверстия
A(p)	Зависимая давлением область прохода отверстия
A _init	Начальная буква открывает область клапана
A _макс.	Полностью открытая область прохода клапана
_Утечка A	Закрытая область утечки клапана
_{Трещина} p	Давления открытия клапана
p _макс.	Давление, необходимое для полного открытия клапана
p _cr	Минимальное давление турбулентного течения
Re _cr	Критическое число Рейнольдса
D _H	Мгновенный гидравлический диаметр отверстия
ρ	Плотность жидкости
ν	Жидкая кинематическая вязкость
τ	Постоянная времени для ответа первого порядка открытия клапана
t	Время

Положительное направление блока на порте A относительно порта B. Это означает, что скорость потока жидкости положительна, если она течет от А к B, и перепад давления определяется как $Δ p = p_{A} - p_{B},$ .

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 давления, на котором отверстие клапана начинает открываться. Значением по умолчанию является 3e4 Па.

Maximum opening pressure

Перепад давления на клапане, необходимом для полного открытия клапана. Его значение должно быть выше, чем давления открытия. Значением по умолчанию является 1.2e5 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 в зависимости от 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

Начальная площадь открытия клапана. Этот параметр доступен, только если Opening dynamics установлен в Include valve opening dynamics. Значением по умолчанию является 1e-12 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.

Примеры

Гидравлический пример Выпрямительной схемы Потока иллюстрирует использование запорных клапанов, чтобы создать выпрямитель, который сохраняет поток, проходящий через клапан контроля потока всегда в том же направлении, и выбрать соответствующее отверстие в зависимости от направления потока.

Документация

Check Valve

Библиотека

Описание

Основные допущения и ограничения

Параметры

Глобальные параметры

Порты

Примеры

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Check Valve

Библиотека

Описание

Основные допущения и ограничения

Параметры

Глобальные параметры

Порты

Примеры

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™.