Pressure-Reducing 3-Way Valve (IL)

Объединенный сброс давления и уменьшающий давление клапан в изотермической системе

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Изотермическая Жидкость / Valves & Orifices / Клапаны регулировки давления

Описание

Уменьшающий Давление Клапан С 3 путями (IL) является комбинацией сброса давления и уменьшающего давление клапана. Это поддерживает давление при выходе клапана, порте A, путем ограничения области притока в порте P и вентиляции потока в порте T.

Функциональность клапана

Работа клапана инициирована путем сравнения перепада давлений между портом T и портом A к порогу, давлению набора. Когда давление между T и A, _{управлением} P, превышает это давление набора, _набор P_{, сокращение}, порт P начинает закрываться. Область значений давления перехода задает давления события клапана, когда оба клапана в портах P и T закрываются. Когда перепад давлений между портами A и T превышает область значений перехода давления, порт T открывается. Таким образом, $P_{s e t, r e l i e f} = P_{s e t, r e d u c i n g} + P_{r a n g e} + P_{t r a n s i t i o n} .$ Pressure regulation range задан и для сокращения давления и для регуляторов давления. Параметры клапана, такие как Leakage Area и Maximum Opening Area, являются тем же самым для всех портов.

Чтобы симулировать сброс давления или снижение давления относительно другого системного элемента, смотрите Pressure Compensator Valve (IL). Чтобы симулировать снижение давления между выходом клапана и атмосферой, смотрите Pressure-Reducing Valve (IL). Чтобы симулировать сброс давления относительно клапана или между выходом клапана и атмосферным давлением, смотрите Pressure Relief Valve (IL).

Регулирование давления

Когда _{управление} P, P – P _T, превышает пороговое давление, _набор P_{, сокращение}, клапан в порте P начинает закрываться. Когда Pressure transition range превышен, или когда _{управление} P> _набор P_{, облегчение}, клапан в порте T начинает открываться. И закрытие клапана и открытие параметрируются двумя способами:

Когда Set Pressure control установлен в Controlled, соедините сигнал давления с портом Ps, установите постоянный Pressure regulation range и установите постоянный Pressure transition range. Уменьшающий давление клапан начинает закрываться, когда _{управление} P больше _набора P_{, уменьшая} и ниже P _{макс., уменьшая}. Ответ предохранительного клапана инициирован, когда _{управление} P больше _набора P_{, облегчения} и ниже P _{макс., облегчения}. P _{макс., облегчение} является суммой Pressure regulation range и _набора P_{, облегчения}.
Когда Set Pressure control установлен в Constant, клапан, закрывающийся в порте P, постоянно регулируется или линейной или табличной параметризацией. Точно так же предохранительный клапан, открывающийся в порте T, параметрируется линейно или поиском по таблице. Пример линейной параметризации клапана сокращения (сплошная линия) и предохранительный клапан (пунктирная линия) показывают ниже.

Когда Tabulated data опция выбрана, _набор P_{, сокращение} и P _{макс., сокращение} является первыми и последними параметрами Pressure differential vector for reducing valve, соответственно, и _набор P_{, облегчение} и P _{макс., облегчение} являются первыми и последними параметрами Pressure differential vector for relief valve, соответственно. Пример табличной параметризации и сокращения и освобождения клапанов показывают ниже.

Уравнение массового расхода жидкости

Импульс сохраняется через клапан:

${\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{r e d u c i n g} + {\dot{m}}_{r e l i e f} = 0.$

Массовый расход жидкости через клапаны вычисляется как:

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

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

где:

C _d является Discharge coefficient.
A является мгновенным клапаном открытая область между портами A и P или A и T, как обозначено индексом.
_Портом A является Cross-sectional area at ports A, P & T.
$\bar{ρ}$ 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, которое соответствует или компоненту уменьшающего давление или сброса давления клапана:

$Δ p_{c r i t} = \frac{π \bar{ρ}}{8 A} {(\frac{ν {Re}_{c r i t}}{C_{d}})}^{2},$

где A является или _PA A или A _AT, соответствуя сокращению или вспомогательному компоненту клапана, соответственно.

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

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

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.

Площадь открытия A определяется вводной параметризацией (для Constant только клапаны) уменьшающего клапана (P к A) или предохранительный клапан (A к T) и динамика открытия клапана.

Открытие и закрытие параметризации

Линейная параметризация области клапана для уменьшающего клапана

$A_{v a l v e} = {\hat{p}}_{r e d u c i n g} (A_{l e a k} - A_{\max}) + A_{\max},$

и поскольку предохранительный клапан

$A_{v a l v e} = {\hat{p}}_{r e l i e f} (A_{\max} - A_{l e a k}) + A_{l e a k} .$

Нормированное давление, $\hat{p}$ ,

$\hat{p} = \frac{p_{c o n t r o l} - p_{s e t}}{p_{\max} - p_{s e t}},$

где набор и максимальные давления являются соответствующим сокращением или настройками предохранительного клапана.

В экстремальных значениях облегчения и областей значений давления клапана сокращения, можно обеспечить числовую робастность в симуляции путем корректировки блока Smoothing factor. С ненулевым коэффициентом сглаживания функция сглаживания применяется к каждому расчетному давлению, но в основном влияет на симуляцию в экстремальных значениях этих областей значений.

Когда Smoothing factor, f, является ненулевым, сглаживавшее, нормированное давление вместо этого подано к области клапана:

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

В Tabulated data параметризация, _утечка A_{, PA} и A _{макс., PA} является первыми и последними параметрами Opening area vector reducing valve, соответственно, и _утечка A_{, AT} и A _{макс., AT} являются первыми и последними параметрами Opening area vector for relief valve, соответственно. Сглаживавшее, нормированное давление также используется, когда коэффициент сглаживания ненулевой с линейной интерполяцией и самой близкой экстраполяцией.

Динамика Открытия

Если Opening dynamics моделируется, задержка введена ответу потока на открытие клапана. _клапан A становится динамическим открытием или заключительной областью, A _dyn; в противном случае _клапан A является установившейся площадью открытия. Эта область характерна для сокращения и вспомогательных компонентов клапана, _PA A или A _AT, соответственно. Мгновенное изменение в динамической площади открытия 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.

Допущения и ограничения

Трением между клапаном и жидкостью, гидравлической силой жидкости на компонентах клапана и эффектом инерции жидкости пропускают.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Жидкий выходной порт клапана.

`P` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Жидкий порт записи к клапану.

`T` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Жидкий вспомогательный порт клапана.

Входной параметр

развернуть все

`Ps` — Управляемый перепад давления
физический сигнал

Давление набора различное сигнала для управляемой работы клапана.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Set pressure control на Controlled.

Параметры

развернуть все

`Set pressure control` — Метод работы клапана
`Constant` (значение по умолчанию) | `Controlled`

Метод работы клапана. Constant клапан открывается или закрывается линейно в фиксированной области значений регулирования давления и переходе давления или в соответствии со сведенным в таблицу давлением и данными о площади открытия, которые вы обеспечиваете. Controlled клапан открывается или закрывается согласно переменному сигналу давления набора в порте Pset в фиксированной области значений перехода регулирования и давления давления. Выбранная установка применяется и к сокращению и к работе предохранительного клапана.

`Opening parameterization` — Тип вводной параметризации
`Linear` (значение по умолчанию) | `Tabulated data`

Метод моделирования открытия клапана или закрытия. Открытие клапана или параметризовано линейно, который коррелирует площадь открытия к предоставленному спектру давления, или таблицей значений, вы предоставляете тому корреляту площадь открытия клапана данным о перепаде давления.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Set pressure control на Constant.

`Set pressure differential for reducing valve` — Установите давление для клапана, закрывающегося в порте P
0.6 MPa (значение по умолчанию) | скаляр

Перепад давления между портом T и портом A. Когда этот перепад давления набора превзойден, клапан в порте P начинает закрываться. Закрытие параметризовано линейно или интерполяционной таблицей, как задано в Opening parameterization.

`Pressure regulation range` — Клапан операционная область значений давления
`3e-2` MPa (значение по умолчанию) | скаляр

Операционная область значений давления уменьшающего клапана. Область значений регулирования давления находится между Set pressure differential и максимальным рабочим давлением клапана. В конце Pressure regulation range закрывается уменьшающий давление клапан, и Pressure transition range начинается.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установить

Set pressure control к Controlled, или
Set pressure control к Constant и Opening parameterization к Linear.

`Pressure transition range` — Область значений давления клапана с закрытыми портами P и T
`2e-2` MPa (значение по умолчанию) | скаляр

Область значений давления клапана с 3 путями. Этот параметр задает область значений давления, которая начинается в конце Pressure regulation range, по которому закрываются оба порта P и T . Ниже этой области значений уменьшающий клапан в порте P открыт для потока, и выше этой области значений, предохранительный клапан в порте T открывается.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите также:

Set pressure control к Controlled
Set pressure control к Constant и Opening parameterization к Linear

`Maximum opening area` — Максимальная площадь открытия портов
`1e-4` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения клапана (P-A или A-T) в его положении полностью открытого отверстия.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите также:

Set pressure control к Controlled
Set pressure control к Constant и Opening parameterization к Linear

`Leakage area` — Разорвите область когда в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите также:

Set pressure control к Controlled
Set pressure control к Constant и Opening parameterization к Linear

`Pressure differential vector for reducing valve` — Значения дифференциального давления для табличной параметризации сокращения клапана
0.6 : 0.02 : 0.7 MPa (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Вектор из значений перепада давления для табличной параметризации площади открытия. Векторные элементы соответствуют непосредственные значениям в параметре Opening area vector reducing valve. Значения вектора перепада давления перечислены в порядке возрастания и должны иметь то же число элементов как параметр Opening area vector reducing valve. Линейная интерполяция используется между табличными точками данных.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Set pressure control на Constant и Opening parameterization к Tabulated data.

`Opening area vector reducing valve` — Вектор из площадей открытия клапана для табличной параметризации сокращения клапана
`[1e-05, 8e-06, 6e-06, 4e-06, 2e-06, 1e-10]` м^2 (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Вектор из значений площади открытия для табличной параметризации площади открытия. Векторные элементы должны соответствовать непосредственные значениям в параметре Pressure differential vector for reducing valve. Области перечислены в порядке убывания. Линейная интерполяция используется между табличными точками данных.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Set pressure control на Constant и Opening parameterization к Tabulated data.

`Pressure differential vector for relief valve` — Значения дифференциального давления для табличной параметризации предохранительного клапана
0.68 : 0.02 : 0.78 MPa (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Вектор из значений перепада давления для табличной параметризации площади открытия. Векторные элементы соответствуют непосредственные значениям в параметре Opening area vector relief valve. Значения вектора перепада давления перечислены в порядке возрастания и должны иметь то же число элементов как параметр Opening area vector relief valve. Линейная интерполяция используется между табличными точками данных.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Set pressure control на Constant и Opening parameterization к Tabulated data.

`Opening area vector for relief valve` — Площади открытия клапана для табличной параметризации предохранительного клапана
`[1e-10, 2e-06, 4e-06, 6e-06, 8e-06, 1e-05]` м^2 (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Вектор из значений площади открытия для табличной параметризации площади открытия. Векторные элементы должны соответствовать непосредственные значениям в параметре Pressure differential vector for relief valve. Области перечислены в порядке возрастания. Линейная интерполяция используется между табличными точками данных.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Set pressure control на Constant и Opening parameterization к Tabulated data.

`Cross-sectional area at ports A, P & T.` — Площадь постоянного отверстия при сохранении портов
`inf` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения в портах A входа и выхода, P и T. Эта область используется в уравнении скорости потока жидкости давления, которое определяет массовый расход жидкости через отверстие.

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

Поправочный коэффициент, составляющий потери выброса в теоретических потоках. Коэффициент расхода по умолчанию для клапана в Simscape™ Fluids™ 0.64.

`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 в области значений [0,1]

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`

Счета на давление увеличиваются когда жидкость течет с области меньшей площади поперечного сечения в область большей площади поперечного сечения. Это увеличение давления не получено, когда Pressure recovery установлен в Off.

`Opening dynamics` — Ввести ли задержку потока из-за открытия отверстия
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

Счета на переходные эффекты 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.

`Reducing valve initial opening area` — Открытая область в порте P в начале симуляции
`1e-4` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Начальная площадь поперечного сечения в порте P во время динамического открытия. Это значение используется, чтобы вычислить мгновенную площадь открытия для динамического открытия между P и A на следующем временном шаге.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening dynamics на On.

`Relief valve initial opening area` — Открытая область в порте T в начале симуляции
`1e-10` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Начальная площадь поперечного сечения в порте T открытия во время динамического открытия. Это значение используется, чтобы вычислить мгновенную площадь открытия для динамического открытия между A и T на следующем временном шаге.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening dynamics на On.

`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.

Введенный в R2020a

Документация

Pressure-Reducing 3-Way Valve (IL)

Описание

Функциональность клапана

Регулирование давления

Уравнение массового расхода жидкости

Открытие и закрытие параметризации

Динамика Открытия

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

A — Жидкий порт изотермическая жидкость

P — Жидкий порт изотермическая жидкость

T — Жидкий порт изотермическая жидкость

Входной параметр

Ps — Управляемый перепад давления физический сигнал

Зависимости

Параметры

Set pressure control — Метод работы клапана Constant (значение по умолчанию) | Controlled

Opening parameterization — Тип вводной параметризации Linear (значение по умолчанию) | Tabulated data

Зависимости

Set pressure differential for reducing valve — Установите давление для клапана, закрывающегося в порте P0.6 MPa (значение по умолчанию) | скаляр

Pressure regulation range — Клапан операционная область значений давления 3e-2 MPa (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Pressure transition range — Область значений давления клапана с закрытыми портами P и T 2e-2 MPa (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Maximum opening area — Максимальная площадь открытия портов 1e-4 м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Leakage area — Разорвите область когда в положении полностью закрытого отверстия 1e-10 м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Pressure differential vector for reducing valve — Значения дифференциального давления для табличной параметризации сокращения клапана0.6 : 0.02 : 0.7 MPa (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Зависимости

Зависимости

Зависимости

Зависимости

Cross-sectional area at ports A, P & T. — Площадь постоянного отверстия при сохранении портов inf м^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 в области значений [0,1]

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

Opening dynamics — Ввести ли задержку потока из-за открытия отверстия Off (значение по умолчанию) | On

Reducing valve initial opening area — Открытая область в порте P в начале симуляции 1e-4 м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Relief valve initial opening area — Открытая область в порте T в начале симуляции 1e-10 м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Opening time constant — Постоянная времени открытия клапана0.1 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`P` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`T` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`Ps` — Управляемый перепад давления
физический сигнал

`Set pressure control` — Метод работы клапана
`Constant` (значение по умолчанию) | `Controlled`

`Opening parameterization` — Тип вводной параметризации
`Linear` (значение по умолчанию) | `Tabulated data`

`Set pressure differential for reducing valve` — Установите давление для клапана, закрывающегося в порте P
0.6 MPa (значение по умолчанию) | скаляр

`Pressure regulation range` — Клапан операционная область значений давления
`3e-2` MPa (значение по умолчанию) | скаляр

`Pressure transition range` — Область значений давления клапана с закрытыми портами P и T
`2e-2` MPa (значение по умолчанию) | скаляр

`Maximum opening area` — Максимальная площадь открытия портов
`1e-4` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Leakage area` — Разорвите область когда в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cross-sectional area at ports A, P & T.` — Площадь постоянного отверстия при сохранении портов
`inf` м^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 в области значений [0,1]

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

`Opening dynamics` — Ввести ли задержку потока из-за открытия отверстия
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

`Reducing valve initial opening area` — Открытая область в порте P в начале симуляции
`1e-4` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Relief valve initial opening area` — Открытая область в порте T в начале симуляции
`1e-10` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

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