exponenta event banner

3-Way Направленный клапан (IL)

Трехходовой регулирующий клапан в изотермической системе

  • Библиотека:
  • Simscape/Жидкости/Изотермическая жидкость/Клапаны и диафрагмы/Направленные регулирующие клапаны

  • 3-Way Directional Valve (IL) block

Описание

Блок 3-Way направленного клапана (IL) представляет собой направленный регулирующий клапан с тремя отверстиями и двумя положениями. Например, этот блок может обеспечивать управление потоком между насосом, резервуаром для хранения и исполнительным механизмом.

Пример конфигурации клапана

Управление клапаном происходит через золотник, который подключен к физическому сигналу в порту S. В конфигурации по умолчанию нулевое смещение указывает полностью закрытый клапан между положениями I и II. Отрицательное смещение смещает золотник в положение I клапана, а сигнал положительного смещения смещает золотник в положение II клапана.

Текучая среда может протекать между портом A и портом T (рисунок I) или между портом P и портом A (рисунок II). Блок использует ту же композицию для расхода и площади отверстия, что и блок диафрагмы (IL). Дополнительные сведения о расчете расхода см. в разделе Диафрагма (IL).

Положения клапана

Параметры открываемой области

Параметризация диафрагмы задает метод расчета открытой области клапана. Расчеты основаны либо на параметрах диафрагмы, либо на наборах табличных данных, указанных на вкладке Параметризация модели (Model Parameterization). Блок использует одни и те же данные для обоих путей потока, если для параметра Area characteristics установлено значение Identical for all flow paths; в противном случае для Different for all flow paths установка. Параметры диафрагмы:

  • Linear - area vs. spool travel

    Площадь открытия является линейной функцией расстояния перемещения катушки, сигнала, принимаемого в порту S:

    Aorifice = (Амакс Алеак) ΔS (S Смин)

    где:

    • Smin - положение управляющего элемента, когда отверстие полностью закрыто.

    • ΔS - перемещение управляющего элемента между закрытым и открытым отверстием.

    • Amax - максимальная площадь диафрагмы.

    • Алеак - зона утечки.

    • λ - ориентация отверстия диафрагмы. Для пути потока P-A это 1. Для пути потока A-T это -1.

  • Tabulated data - Area vs. spool travel

    Предоставьте векторы перемещения катушки для вашей системы или для отдельных путей потока между портами P и A и портами A и T. Эти данные будут использоваться для расчета взаимосвязи между площадью отверстия диафрагмы и расстоянием перемещения катушки. Интерполяция используется для определения площади открытия между заданными точками данных. Aleak и Amax - первый и последний параметры вектора площади Opening соответственно.

  • Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop

    Обеспечить движение золотника и векторы перепада давления. Объемный расход рассчитывается на основе зависимости между изменением давления и расстоянием перемещения катушки. Интерполяция используется для определения расхода между заданными точками данных. Массовый расход является произведением объемного расхода и локальной плотности.

Численно сглаженная область клапана в линейной параметризации

Если клапан находится в близком или близком к закрытому положении при линейной параметризации, можно сохранить численную устойчивость при моделировании, настроив коэффициент сглаживания блока. Функция сглаживания применяется ко всем вычисленным областям, но в первую очередь влияет на моделирование в крайних точках области клапана.

Нормированная площадь клапана рассчитывается как:

A ^ = (Aorifice Алеак) (Amax Алеак).

Коэффициент сглаживания s применяется к нормализованной области:

A ^ сглаженный = 12 + 12A ^ 2 + (s4) 2 12 (A ^ − 1) 2 + (s4) 2.

Сглаженная площадь клапана:

Asmoothed = A ^ сглаженный (Amax Aleak) + Aleak.

Структурная компонентная схема

Блок представляет собой композит из двух блоков диафрагмы (IL), которые возбуждаются одним физическим сигналом на S. Блок диафрагмы P-A представляет путь потока между портами P и A. Блок диафрагмы A-T представляет путь потока между портами A и T.

На диаграмме ниже положительный сигнал открывает диафрагму P-A при закрытии диафрагмы A-T. Отрицательный сигнал открывает диафрагму A-T при закрытии диафрагмы P-A.

Структурная схема клапана

Отверстия и смещения диафрагм

Исходное положение клапана определяется смещением отверстия или отверстием отверстия при нулевом смещении золотника. Смещение может быть обусловлено изменением расстояния между портами или площадками катушек. Это также может быть связано с изменением толщины катушек. Отверстие диафрагмы определяется таким же образом, как и для блока диафрагмы (IL).

Предположения

  • Инерция жидкости игнорируется.

  • Нагрузка на катушку из-за инерционных, пружинных и других сил игнорируется.

  • Предполагается, что все отверстия клапана идентичны по размеру, если не указано иное.

Порты

Сохранение

развернуть все

Точка выхода клапана.

Точка входа в клапан.

Точка входа в клапан.

Вход

развернуть все

Смещение управляющего элемента в m, принимаемое как физический сигнал. Положительное смещение открывает отверстие.

Параметры

развернуть все

Параметризация модели

Применение однородных или индивидуальных уравнений расхода для площади отверстия клапана. Identical for all flow paths использует одну и ту же геометрию отверстия и золотника, скорости потока, давление и векторы площади для всех отверстий клапана. При использовании Different for each flow pathВ обоих случаях порты A, P и T имеют одинаковые площади поперечного сечения, разрядные коэффициенты и числа Рейнольдса. Та же параметризация диафрагмы также применяется ко всем путям потока.

Метод расчета площади открытия клапана. В параметризациях табличных данных можно указать собственную область клапана и данные перемещения золотника для нелинейных профилей открытия клапана, или можно предоставить данные с точки зрения объемного расхода, перемещения золотника и перепада давления по пути потока.

Начальное расстояние открытия диафрагмы между портами P и A. По умолчанию используется система с нулевым перекрытием. Положительное ненулевое значение представляет собой подстилаемую или частично открытую систему. Отрицательное ненулевое значение представляет собой перекрывающуюся систему, в которой клапан остается закрытым в диапазоне перемещений регулирующего элемента.

Начальное расстояние открытия диафрагмы между портами A и T. По умолчанию используется система с нулевым перекрытием. Положительное ненулевое значение представляет собой подстилаемую или частично открытую систему. Отрицательное ненулевое значение представляет собой перекрывающуюся систему, в которой клапан остается закрытым в диапазоне перемещений регулирующего элемента.

Максимальное расстояние хода золотника. Это значение обеспечивает верхний предел для вычислений, чтобы моделирование не возвращало нефизические значения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Area characteristics значение Identical for all flow paths.

Наибольшая открытая площадь при работе клапана.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Area characteristics значение Identical for all flow paths.

Максимальное расстояние перемещения катушки для отверстия между портами P и A. Это значение обеспечивает верхний предел для расчетов, чтобы моделирование не возвращало нефизические значения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Area characteristics значение Different for each flow path.

Площадь поперечного сечения отверстия между отверстиями Р и А в его полностью открытом положении.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Area characteristics значение Different for each flow path и параметризация диафрагмы Linear - area vs. spool travel.

Максимальное расстояние перемещения катушки для отверстия между портами A и T. Это значение обеспечивает верхний предел для расчетов, чтобы моделирование не возвращало нефизические значения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите тип признаков области в значение Different for each flow path.

Площадь поперечного сечения отверстия между отверстиями А и Т в его полностью открытом положении.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Area characteristics значение Different for each flow path и параметризация диафрагмы Linear - area vs. spool travel.

Сумма всех зазоров, когда клапан находится в полностью закрытом положении. Любая область, меньшая этого значения, поддерживается в указанной области утечки. Это способствует цифровой стабильности за счет поддержания непрерывности потока.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Area characteristics значение Identical for all flow paths и параметризация диафрагмы Linear - area vs. spool travel.

Вектор расстояний перемещения органа управления для табличной параметризации площади клапана. Векторные элементы должны соответствовать одному к одному элементам в параметре вектора площади диафрагмы. Значения перечислены в порядке возрастания, а первый элемент должен быть равен 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Area characteristics значение Identical for all flow paths и параметризация диафрагмы Tabulated data - Area vs. spool travel.

Вектор зон открытия для табличной параметризации зоны открытия клапана. Векторные элементы должны соответствовать одному к одному элементам в параметре вектора хода катушки. Элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Area characteristics значение Identical for all flow paths и открытие параметризации для Tabulated data - Area vs. spool travel.

Вектор расстояний перемещения органа управления для табличной параметризации площади клапана. Векторные элементы должны соответствовать одному к одному с элементами в параметре вектора площади диафрагмы P-A. Значения перечислены в порядке возрастания, а первый элемент должен быть равен 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Area characteristics значение Different for each flow path и параметризация диафрагмы Tabulated data - Area vs. spool travel.

Вектор зон открытия для табличной параметризации зоны открытия клапана. Векторные элементы должны соответствовать одному к одному с элементами в параметре вектора перемещения золотника P-A диафрагмы. Элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Area characteristics значение Different for each flow path и открытие параметризации для Tabulated data - Area vs. spool travel.

Вектор расстояний перемещения органа управления для табличной параметризации площади клапана. Векторные элементы должны соответствовать одному к одному с элементами в параметре вектора площади диафрагмы A-T. Значения перечислены в порядке возрастания, а первый элемент должен быть равен 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Area characteristics значение Different for each flow path и параметризация диафрагмы Tabulated data - Area vs. spool travel.

Вектор зон открытия для табличной параметризации зоны открытия клапана. Векторные элементы должны соответствовать одному к одному с элементами в параметре вектора перемещения золотника диафрагмы A-T. Элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Area characteristics значение Different for each flow path и открытие параметризации для Tabulated data - Area vs. spool travel.

Вектор расстояний перемещения органа управления для табличной параметризации объемного расхода. Вектор перемещения катушки образует независимую ось с вектором падения давления, параметром dp для зависимой от 3-D таблицы объемного расхода, параметром q (s, dp). Положительное смещение соответствует открытию клапана. Значения перечислены в порядке возрастания, а первый элемент должен быть равен 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Area characteristics значение Identical for all flow paths и параметризация диафрагмы Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

Вектор значений перепада давления для табличной параметризации объемного расхода. Вектор падения давления образует независимую ось с параметром Вектор перемещения катушки, s для зависимой от 3-D таблицы Объемный расход, параметр q (s, dp). Значения перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Area characteristics значение Identical for all flow paths и параметризация диафрагмы Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

Матрица M-by-N объемных расходов на основе независимых значений перепада давления и расстояния хода золотника. M и N - размеры соответствующих векторов:

  • M - количество элементов в векторе перепада давления, параметр dp.

  • N - количество элементов в векторе хода катушки, параметр s.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Area characteristics значение Identical for all flow paths и параметризация диафрагмы Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

Вектор расстояний перемещения органа управления для табличной параметризации объемного расхода. Вектор путешествия шпульки формирует независимую ось с вектором спада давления отверстия P-A, параметром разности потенциалов для 3D зависимой таблицы объемного расхода отверстия P-A, q (s, разность потенциалов) параметр. Положительное смещение соответствует открытию клапана. Значения перечислены в порядке возрастания, а первый элемент должен быть равен 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Area characteristics значение Different for each flow path и параметризация диафрагмы Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

Вектор значений перепада давления для табличной параметризации объемного расхода. Вектор падения давления образует независимую ось с параметром вектора перемещения золотника Р-A, s для зависимой от 3-D таблицы объемного расхода Р-A, параметр q (s, dp). Значения перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Area characteristics значение Different for each flow path и параметризация диафрагмы Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

Матрица M-by-N объемных расходов на основе независимых значений перепада давления и расстояния хода золотника. M и N - размеры соответствующих векторов:

  • M - количество элементов в векторе перепада давления в диафрагме P-A, параметр dp.

  • N - число элементов в векторе перемещения золотника Р-А диафрагмы, параметр s.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Area characteristics значение Different for each flow path и параметризация диафрагмы Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

Вектор расстояний перемещения органа управления для табличной параметризации объемного расхода. Вектор путешествия шпульки формирует независимую ось с вектором спада давления отверстия A-T, параметром разности потенциалов для 3D зависимой таблицы объемного расхода отверстия P-A, q (s, разность потенциалов) параметр. Положительное смещение соответствует открытию клапана. Значения перечислены в порядке возрастания, а первый элемент должен быть равен 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Area characteristics значение Different for each flow path и параметризация диафрагмы Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

Вектор значений перепада давления для табличной параметризации объемного расхода. Вектор падения давления образует независимую ось с параметром вектора перемещения золотника A-T, s для зависимой от 3-D таблицы объемного расхода A-T диафрагмы, параметр q (s, dp). Значения перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Area characteristics значение Different for each flow path и параметризация диафрагмы Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

Матрица M-by-N объемных расходов на основе независимых значений перепада давления и расстояния хода золотника. M и N - размеры соответствующих векторов:

  • M - количество элементов в векторе перепада давления в диафрагме A-T, параметр dp.

  • N - число элементов в векторе перемещения золотника диафрагмы A-T, параметр s.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Area characteristics значение Different for each flow path и параметризация диафрагмы Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

Общие параметры

Площадь поперечного сечения у входных и выходных отверстий A, P и T. Эти площади используются в уравнении «давление-расход», которое определяет объемный расход через клапан.

Поправочный коэффициент, учитывающий потери при сбросе в теоретических потоках.

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока через клапан.

Коэффициент непрерывного сглаживания, который вводит слой постепенного изменения на основе реакции потока, когда клапан находится в почти открытом и почти закрытом положениях. Чтобы повысить стабильность моделирования в этих режимах, задайте для этого параметра ненулевое значение меньше единицы.

Выберите, чтобы учесть увеличение давления, когда текучая среда течет из области меньшей площади поперечного сечения в область большей площади поперечного сечения.

Примеры модели

Представлен в R2020a