Клапан для модуляции потока между двумя тепловыми жидкостными узлами
Simscape/Жидкости/Термическая жидкость/Клапаны и диафрагмы/Направленные регулирующие клапаны
Блок 2-Way направленного клапана (TL) моделирует поток через направленный регулирующий клапан с двумя отверстиями (A и B) и одним каналом потока (A-B). Путь содержит переменное отверстие, которое масштабируется пропорционально перемещению управляющего элемента - часто шарика, золотника или диафрагмы, связанной с сигналом в канале S. Клапаны этого типа служат переключателями, посредством которых модулируют поток в одной линии, например, для выпуска потока из резервуара. Модель клапана основана на блоке диафрагмы переменной площади (TL) и разделяет уравнения, описанные для этого блока.
Клапан бесступенчатый. Плавно смещается между положениями, из которых имеет два. Одно - нормальное положение - это положение, в которое клапан возвращается, когда его управляющий сигнал падает до нуля. Если не указано смещение отверстия, отверстие A-B всегда полностью закрыто в этом положении. Другое - рабочее положение - это то, в которое перемещается клапан при повышении его управляющего сигнала до максимума. Отверстие обычно полностью открыто в этом положении. Следует отметить, что то, действительно ли отверстие открыто и насколько оно открыто, зависит от смещений открытия клапана.
В каком положении находится клапан, зависит от координаты управляющего элемента относительно отверстия А-В - длины, называемой здесь отверстием отверстия. Проем диафрагмы рассчитывается при моделировании по смещению проема, заданному одноименным параметром блока, и по смещению элемента управления, заданному физическим сигналом на порте S:
+ x,
где:
hAB - отверстие диафрагмы A-B.
hAB0 - смещение проема A-B.
x - смещение управляющего элемента.
Смещение элемента управления, равное нулю, соответствует клапану, находящемуся в нормальном положении. Отверстие A-B открывается, когда переменная открытия (hAB) поднимается выше нуля. Затем он продолжает расширяться с увеличением отверстия отверстия и, следовательно, с увеличением смещения управляющего элемента.
Отверстие полностью открыто, когда его отверстие находится на заданном максимуме. При линейной параметризации клапана этот максимум получается из параметра Максимальный блок открытия клапана. В табличных параметризациях клапана максимальное открытие получается из последней точки останова в табличных данных.
Клапан по умолчанию сконфигурирован так, что он полностью закрыт, когда смещение управляющего элемента равно нулю. Такой клапан часто описывается как перекрывающий нуль. Путем применения смещения к элементу управления можно моделировать клапан, который находится под (частично открыт, когда смещение элемента управления равно нулю) или перекрывается (полностью закрыт до смещения элемента управления, равного приложенному смещению). На чертеже показано отверстие отверстия как функция смещения управляющего элемента для каждого случая:
Случай I: Клапан с нулевым перекрытием. Смещение проема равно нулю. Когда клапан находится в нормальном положении, управляющий элемент полностью закрывает отверстие. Клапан с нулевым перекрытием полностью закрывается, когда смещение управляющего элемента падает ниже нуля.
Вариант II: Подкладной клапан. Смещение проема положительное. Когда клапан находится в нормальном положении, управляющий элемент закрывает отверстие, но не полностью. Подстилающий клапан частично открыт до тех пор, пока смещение управляющего элемента не упадет ниже отрицательной величины смещения.
Вариант III: Перекрывающийся клапан. Смещение проема отрицательное. Управляющий элемент полностью закрывает отверстие не только в нормальном положении, но и в небольшой области вокруг него. Перекрывающийся клапан полностью закрыт до тех пор, пока управляющий элемент не пересекает смещение отверстия, заданное для отверстия.
Отверстие отверстия служит во время моделирования для вычисления массового расхода через отверстие. Вычисление может быть прямым отображением от отверстия к расходу или косвенным преобразованием, сначала от отверстия к площади отверстия, а затем от площади отверстия к массовому расходу. Расчет и требуемые для него данные зависят от настройки параметра блока параметризации клапана:
Linear area-opening relationship - Рассчитать площадь открытия клапана из положения регулирующего элемента и из нее получить массовый расход через клапан. Предполагается, что площадь отверстия изменяется линейно относительно положения управляющего элемента. Наклон линейного выражения определяется по параметрам блока «Максимальное открытие клапана» и «Максимальная площадь открытия».
Tabulated data - Area vs. opening - Рассчитать площадь открытия клапана из положения регулирующего элемента и из нее получить массовый расход через клапан. Площадь отверстия может изменяться нелинейно в зависимости от положения управляющего элемента. Взаимосвязь между ними задается табличными данными в параметрах блока «Вектор открытия клапана» и «Вектор открытия области».
Tabulated data - Mass flow rate vs. opening and pressure drop - Рассчитать массовый расход непосредственно из положения регулирующего элемента и перепада давления на клапане. Взаимосвязь между тремя переменными может быть нелинейной, и она задается табличными данными в параметрах блока «Вектор открытия клапана», «Вектор падения давления» и «Таблица массового расхода».
Основной целью расхода утечки закрытого клапана является обеспечение того, чтобы часть тепловой жидкостной сети не была изолирована от остальной части модели. Такие изолированные части снижают численную надежность модели и могут замедлить моделирование или вызвать его сбой. Поток утечки обычно присутствует в реальных клапанах, но в модели его точное значение менее важно, чем его небольшое число больше нуля. Скорость потока утечки определяется по параметру блока «Площадь утечки».
Падение давления в клапане рассчитывается по эмпирическому параметру, известному как коэффициент нагнетания (полученный из параметра блока коэффициента нагнетания). Расчет фиксирует эффект режима потока, при котором перепад давления пропорционален массовому расходу, когда поток ламинарный, и квадрату того же, когда поток турбулентный. Также фиксируется восстановление давления, чем в реальных клапанах, происходит между брактактой вены (самое узкое отверстие клапана) и выпускным отверстием, которое обычно лежит на небольшом расстоянии.
Этот блок представляет собой составной компонент, содержащий один блок с регулируемой площадью отверстия (TL), расположенный, как показано на чертеже. Параметры блока ориентации диафрагмы задаются так, чтобы положительный сигнал действовал для открытия диафрагмы. Указанное смещение проема применяется к этому блоку. Для получения подробной информации о расчетах площади проема см. блок измерительной диафрагмы переменной площади (TL).
3-Way Направленный клапан (TL) | 4-Way Направленный клапан (TL) | Обратный клапан (TL) | Диафрагма переменной площади (TL)
