Check Valve (IL)

Запорный клапан в изотермической системе

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Изотермическая Жидкость / Valves & Orifices / Направленные Распределительные клапаны

Описание

Блок Check Valve (IL) моделирует поток через клапан от порта A до порта B и ограничивает, текут из перемещения от порта B до порта A. Когда давление в порте B соответствует или превышает порог давления набора, клапан начинает открываться.

Можно включить дефектное поведение установкой Enable faults к On.

Регулирование давления

Существует две опции для управления клапаном:

Когда Opening pressure differential установлен в Pressure differential, давление управления является перепадом давления между портами A и B. Клапан начинает открываться, когда _{управление} P соответствует или превышает Cracking pressure differential.
Когда Opening pressure differential установлен в Pressure at port A, давление управления является перепадом давлений между портом A и атмосферным давлением. Когда _{управление} P соответствует или превышает Cracking pressure (gauge), клапан начинает открываться.

Уравнение массового расхода жидкости

Масса сохраняется через клапан:

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

Массовый расход жидкости через клапан вычисляется как:

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

где:

C _d является Discharge coefficient.
_Клапан A является мгновенным клапаном открытая область.
_Портом A является Cross-sectional area at ports A and B.
$\bar{ρ}$ средняя плотность жидкости.
Δp является перепадом давлений клапана p – p _B.

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

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

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

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

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.

Открытие параметризации

Линейная параметризация области клапана

$A_{v a l v e} = \hat{p} (A_{\max} - A_{l e a k}) + A_{l e a k},$

где нормированное давление, $\hat{p}$ ,

$\hat{p} = \frac{p_{c o n t r o l} - p_{c r a c k i n g}}{p_{\max} - p_{c r a c k i n g}} .$

Динамика Открытия

Если вводные движущие силы моделируются, задержка введена ответу потока на смоделированный, контролируют давление. _{управление} p становится динамическим давлением управления, p _dyn; в противном случае _{управление} p является установившимся давлением. Мгновенное изменение в динамическом давлении управления вычисляется на основе Opening time constant, τ:

${\dot{p}}_{d y n} = \frac{p_{c o n t r o l} - p_{d y n}}{τ} .$

По умолчанию Opening dynamics установлен в Off.

Численно сглаживавшее давление

В экстремальных значениях области значений давления управления можно обеспечить числовую робастность в симуляции путем корректировки блока Smoothing factor. Функция сглаживания применяется к каждому расчетному, контролируют давление, но в основном влияет на симуляцию в экстремальных значениях этой области значений.

Smoothing factor, s, применяется к нормированному давлению, $\hat{p}$ :

${\hat{p}}_{s m o o t h e d} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \sqrt{{\hat{p}}_{}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}} - \frac{1}{2} \sqrt{{(\hat{p} - 1)}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}},$

и сглаживавшее давление:

Дефектное поведение

Когда отказы включены, клапан, открытая область становится упорно продолженной заданное значение в ответ на одно или оба из этих триггеров:

Время симуляции — Сбой происходит в требуемое время.
Поведение симуляции — Сбой происходит в ответ на внешний триггер. Это отсоединяет порт T.

Три опции отказа доступны в параметре Opening area when faulted:

Closed — Область клапана замораживается в Leakage area.
Open — Область клапана замораживается в Maximum opening area.
Maintain at last value — Клапан замораживается в открытой области, когда триггер происходит.

После того, как инициированный, клапан остается в неработающей области для остальной части симуляции.

Можно установить блок выпускать дефектную ведомость как предупреждающее сообщение или сообщение об ошибке в Средстве просмотра Диагностики Simulink параметром Reporting when fault occurs.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Точка входа к клапану.

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Точка выхода к клапану.

Входной параметр

развернуть все

`T` — Внешний триггер отказа
физический сигнал

Порт физического сигнала для внешнего триггера отказа. Инициирование происходит, когда значение больше 0.5. Нет никакого модуля, сопоставленного с триггерным значением.

Зависимости

Этот порт отображается, когда Enable faults установлен в On и Enable external fault trigger установлен в Fault when T >= 0.5.

Параметры

развернуть все

Параметры

`Opening pressure specification` — Перепад давления используется для управления клапаном
`Pressure differential` (значение по умолчанию) | `Pressure at port A`

Задает перепад давления управления. Pressure differential опция относится к перепаду давлений между портами A и B. Pressure at port A опция относится к перепаду давлений между портом A и атмосферным давлением.

`Cracking pressure differential` — Пороговое давление
`0.01 MPa` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Давление, вне которого инициирована работа клапана. Это - давление набора, когда давление управления является перепадом давления между портами A и B.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening pressure specification на Pressure differential.

`Cracking pressure (gauge)` — Пороговое давление
`0.1 MPa` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Абсолютное давление, вне которого инициирована работа клапана, когда давление управления является перепадом давления между портом A и атмосферным давлением.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening pressure specification на Pressure at port A.

`Maximum opening pressure differential` — Максимум дифференциального давления клапана
`0.1 MPa` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальное дифференциальное давление клапана. Этот параметр обеспечивает верхний предел давлению так, чтобы системные давления остались реалистичными.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening pressure specification на Pressure differential.

`Maximum opening pressure (gauge)` — Максимум давления клапана
`0.2 MPa` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальное абсолютное давление клапана. Этот параметр обеспечивает верхний предел давлению так, чтобы системные давления остались реалистичными.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening pressure specification на Pressure at port A.

`Maximum opening area` — Область полностью открытого клапана
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения клапана в его положении полностью открытого отверстия.

`Leakage area` — Область разрыва клапана, когда в положении полностью закрытого отверстия
`1e-12 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

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

Площадь поперечного сечения в портах A и B входа и выхода. Эти области используются в уравнении скорости потока жидкости давления, которое определяет массовый расход жидкости через клапан.

`Discharge coefficient` — Коэффициент расхода
0.64 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Поправочный коэффициент, который составляет потери выброса в теоретических потоках.

`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 клапан.

`Smoothing factor` — Числовой коэффициент сглаживания
0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Непрерывный коэффициент сглаживания, который вводит слой постепенного изменения к ответу потока, когда клапан находится в почти открытых или почти закрытых позициях. Установите это значение к ненулевому значению меньше чем один, чтобы увеличить устойчивость вашей симуляции в этих режимах.

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

Увеличиваются ли с учетом давления когда жидкость течет с области меньшей площади поперечного сечения в область большей площади поперечного сечения.

`Opening dynamics` — Ли с учетом ответа потока на открытие клапана
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

Ли с учетом переходных эффектов к гидросистеме из-за открытия клапана. Установка Opening dynamics к On аппроксимирует вводные условия путем представления задержки первого порядка в ответе потока. Opening time constant также влияет на смоделированную вводную динамику.

`Opening time constant` — Постоянная времени открытия клапана
`0.1 s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Постоянный, который получает время, требуемое для жидкости достигнуть установившийся при открытии или закрытии клапана от одного положения до другого. Этот параметр влияет на смоделированную вводную динамику.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening dynamics на On.

Отказы

`Enable faults` — Опция отказа
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

Включите внешне или временно инициированные отказы. Когда сбой произойдет, область клапана, обычно установленная вводной параметризацией, будет установлена в значение, заданное в параметре Opening area when faulted.

`Opening area when faulted` — Установите давшую сбой область
`Closed` (значение по умолчанию) | `Open` | `Maintain at last value`

Устанавливает неработающую область клапана. Можно принять решение для клапана захватить в полностью закрытый или положение полностью открытого отверстия, или в области клапана, когда сбой инициирован.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults на On.

`Enable external fault trigger` — Внешняя триггерная опция
`Off` (значение по умолчанию) | `Fault when T >= 0.5`

Включает порт T. Физический сигнал в порте T, который больше 0.5 триггерный сбой.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults на On.

`Enable temporal fault trigger` — Временная триггерная опция
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

Включает инициирование отказа в требуемое время. Когда Simulation time for fault event будет достигнут, область клапана будет установлена в значение, заданное в параметре Opening area when faulted.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults на On.

`Simulation time for fault event` — Время, в которое инициирован сбой
`5 s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Когда Simulation time for fault event достигнут, область клапана установлена в значение, заданное в параметре Opening area when faulted.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults на On и Enable temporal fault trigger к On.

`Reporting when fault occurs` — Отчет условия отказа
`None` (значение по умолчанию) | `Warning` | `Error`

Создание отчетов о настройке условию отказа. Когда создание отчетов установлено в Warning или Error, сообщение отображено в Средстве просмотра Диагностики Simulink. Когда Error выбран, симуляция остановится, если сбой произойдет.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults на On.

Примеры модели

Гидростатическая передача

Гидравлическая система передачи создается из насоса переменного смещения и двигателя фиксированного смещения. Трубопроводы между насосом и двигателем соединяются двумя клапанами пополнения (запорные клапаны) и насос заряда на стороне насоса и два регулятора давления на моторной стороне. Двигатель управляет механической загрузкой, состоящей из инерции, вязкого трения и изменяющегося во времени крутящего момента. Система тестируется и с положительной и с отрицательной скоростью потока жидкости насоса путем варьирования перемещения насоса.

Hydraulic Actuator with Dual Counterbalance Valves

Гидравлический привод с двойными клапанами противовеса

Привод, которым управляет распределительный клапан с 4 путями и загруженный с переопределяющей загрузкой, требуя, чтобы использование клапанов противовеса препятствовало тому загрузка вползти, когда распределительный клапан находится в нейтральном положении. В нейтральном положении распределительный клапан соединяет порты А и B к резервуару при блокировании порта P давления. Блок клапанов противовеса течет из возврата резервуару, таким образом содержа привод на месте.

Введенный в R2020a

Документация

Check Valve (IL)

Описание

Регулирование давления

Уравнение массового расхода жидкости

Открытие параметризации

Динамика Открытия

Численно сглаживавшее давление

Дефектное поведение

Порты

Сохранение

A — Жидкий порт изотермическая жидкость

B — Жидкий порт изотермическая жидкость

Входной параметр

T — Внешний триггер отказа физический сигнал

Зависимости

Параметры

Параметры

Opening pressure specification — Перепад давления используется для управления клапаном Pressure differential (значение по умолчанию) | Pressure at port A

Cracking pressure differential — Пороговое давление 0.01 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Cracking pressure (gauge) — Пороговое давление 0.1 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Maximum opening pressure differential — Максимум дифференциального давления клапана 0.1 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Maximum opening pressure (gauge) — Максимум давления клапана 0.2 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Maximum opening area — Область полностью открытого клапана 1e-4 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Leakage area — Область разрыва клапана, когда в положении полностью закрытого отверстия 1e-12 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

Discharge coefficient — Коэффициент расхода0.64 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

Smoothing factor — Числовой коэффициент сглаживания0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

Opening dynamics — Ли с учетом ответа потока на открытие клапана Off (значение по умолчанию) | On

Opening time constant — Постоянная времени открытия клапана 0.1 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Отказы

Enable faults — Опция отказа Off (значение по умолчанию) | On

Opening area when faulted — Установите давшую сбой область Closed (значение по умолчанию) | Open | Maintain at last value

Зависимости

Enable external fault trigger — Внешняя триггерная опция Off (значение по умолчанию) | Fault when T >= 0.5

Зависимости

Enable temporal fault trigger — Временная триггерная опция Off (значение по умолчанию) | On

Зависимости

Simulation time for fault event — Время, в которое инициирован сбой 5 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Reporting when fault occurs — Отчет условия отказа None (значение по умолчанию) | Warning | Error

Зависимости

Примеры модели

Гидростатическая передача

Гидравлический привод с двойными клапанами противовеса

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`T` — Внешний триггер отказа
физический сигнал

`Opening pressure specification` — Перепад давления используется для управления клапаном
`Pressure differential` (значение по умолчанию) | `Pressure at port A`

`Cracking pressure differential` — Пороговое давление
`0.01 MPa` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cracking pressure (gauge)` — Пороговое давление
`0.1 MPa` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum opening pressure differential` — Максимум дифференциального давления клапана
`0.1 MPa` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum opening pressure (gauge)` — Максимум давления клапана
`0.2 MPa` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum opening area` — Область полностью открытого клапана
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Leakage area` — Область разрыва клапана, когда в положении полностью закрытого отверстия
`1e-12 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

`Discharge coefficient` — Коэффициент расхода
0.64 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

`Smoothing factor` — Числовой коэффициент сглаживания
0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

`Opening dynamics` — Ли с учетом ответа потока на открытие клапана
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

`Opening time constant` — Постоянная времени открытия клапана
`0.1 s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Enable faults` — Опция отказа
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

`Opening area when faulted` — Установите давшую сбой область
`Closed` (значение по умолчанию) | `Open` | `Maintain at last value`

`Enable external fault trigger` — Внешняя триггерная опция
`Off` (значение по умолчанию) | `Fault when T >= 0.5`

`Enable temporal fault trigger` — Временная триггерная опция
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

`Simulation time for fault event` — Время, в которое инициирован сбой
`5 s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Reporting when fault occurs` — Отчет условия отказа
`None` (значение по умолчанию) | `Warning` | `Error`