Orifice (IL)

Постоянная область или отверстие переменной области в изотермической системе

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

  • Orifice (IL) block

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 вводное положение. Площадь открытия параметризована или линейно или интерполяционной таблицей.

Для отверстий, которые открываются и закрываются на основе смещения центрального золотника, смотрите Отверстие Золотника (IL).

Можно включить дефектное поведение установкой Enable faults к On.

Импульс сохраняется через отверстие:

m˙A+m˙B=ρvAAA+ρvBAB=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:

m˙=CdAorifice2ρ¯PRloss(1(AorificeAport)2)pApBCdAorifice2ρ¯PRloss(1(AorificeAport)2)pApB[(pApB)2+Δpcrit]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.

  • 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 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:

Aorifice=(AmaxAleak)ΔS(SSmin)ε+Aleak,

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:

m˙=CdAorifice2ρ¯PRloss(1(AorificeA)2)Δp[Δp2+Δpcrit2]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:

m˙=CdAorifice2ρ¯PRloss(1(AorificeA)2)Δp[Δp2+Δpcrit2]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 функцией перемещения органа управления, полученного в порте S. Блок запрашивает между точками данных с линейной интерполяцией и использует самую близкую экстраполяцию для точек вне табличных контуров.

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. Блок запрашивает между точками данных с линейной интерполяцией и использует линейную экстраполяцию для точек вне табличных контуров.

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.

Численно сглаживавшая область клапана

Когда линейно параметрированное отверстие переменного сечения находится в почти открытой или почти закрытой позиции, можно обеспечить числовую робастность в симуляции путем корректировки блока Smoothing factor. Функция сглаживания применяется ко всем расчетным областям, но в основном влияет на симуляцию в экстремальных значениях области клапана.

Нормированная область вычисляется как:

A^=(AorificeAleak)(AmaxAleak).

Smoothing factor, s, применяется к нормированной области:

A^smoothed=12+12A^2+(s4)212(A^1)2+(s4)2.

Сглаживавшая область клапана:

Asmoothed=A^smoothed(AmaxAleak)+Aleak.

Падение давления

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

PRloss=1(AorificeAport)2(1Cd2)CdAorificeAport1(AorificeAport)2(1Cd2)+CdAorificeAport.

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:

Δpcrit=πρ¯8Aorifice(νRecritCd)2.

Дефектное поведение

Когда Orifice type установлен в Variable и отказы включены, отверстие, 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 — Площадь постоянного отверстия захватывает в области утечки, которая является Leakage area в линейной параметризации, первом элементе Orifice area vector в 1D параметризация или первая строка Volumetric flow rate table в 2D параметризации.

  • Open — Площадь постоянного отверстия захватывает в максимальной площади постоянного отверстия, которая является Maximum opening area в линейной параметризации, последнем элементе Orifice area vector в 1D параметризация или последняя строка Volumetric flow rate table в 2D параметризации.

  • Maintain at last value — Отверстие захватывает в открытой области, когда триггер происходит.

После того, как инициированный, отверстие 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

Жидкая запись или точка выхода к отверстию.

Жидкая запись или точка выхода к отверстию.

Входной параметр

развернуть все

Перемещение органа управления, которое устанавливает открытие отверстия.

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 On.

Параметры

развернуть все

Параметры

Тип отверстия, заданного площадью постоянного отверстия. Когда установлено в Variable, площадь постоянного отверстия варьируется согласно входному сигналу, полученному в порте S.

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.

Площадь поперечного сечения открытия отверстия.

Зависимости

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

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.

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

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

Начальное смещение поршня управления, когда отверстие переменного сечения полностью закрывается.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice type на Variable.

Максимальное расстояние поршень управления перемещается между закрытым и открытым отверстием. Отверстие полностью открыто в сумме Control member position at closed orifice и Control member travel between closed and open orifice,

Зависимости

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

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.

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.

.

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.

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.

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.

Направление перемещения члена, которое открывает отверстие переменного сечения. Положительная ориентация означает, что положительный сигнал в S открывает отверстие. Отрицательная ориентация означает, что отрицательный сигнал в S открывает отверстие.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice type на Variable.

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.

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.

Непрерывный коэффициент сглаживания, который вводит слой постепенного изменения к ответу потока, когда отверстие 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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

Отказы

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.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice type на Variable.

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice type на VariableEnable faults к On.

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice type на VariableEnable faults к On.

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice type на VariableEnable faults к On.

Когда Simulation time for fault event достигнут, площадь постоянного отверстия установлена в значение, заданное в параметре Opening area when faulted.

Зависимости

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

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 Orifice type на VariableEnable faults к On.

Примеры модели

Введенный в R2020a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте