Клапан для направления потока на стыке трех линий
Simscape/Жидкости/Термическая жидкость/Клапаны и диафрагмы/Направленные регулирующие клапаны
Блок 3-Way направленного клапана моделирует поток через направленный регулирующий клапан с тремя отверстиями (P, T и A) и двумя путями потока (линии P-A и A-T). Порты подключаются к тому, что в типичной системе представляет собой насос (P), резервуар (T) и исполнительный механизм (A) одностороннего действия. Каждый из путей содержит переменное отверстие, которое открывается пропорционально перемещению управляющего элемента - часто шарика, золотника или диафрагмы, связанной с сигналом в канале S. Этот клапан служит переключателем, посредством которого распределяет поток между ветвями трехзаходного соединения.
Типовая настройка клапана
Клапан является бесступенчатым, что означает, что он плавно перемещается между положениями. Из них три: один нормальный и два рабочих. Нормальным является положение, в которое клапан возвращается, когда управляющий элемент больше не приводится в действие. Оба отверстия обычно закрыты в этом положении. Рабочие положения представляют собой положения, в которые клапан перемещается при максимальном приведении в действие управляющего элемента. Одно отверстие обычно закрыто в этом положении, а другое полностью открыто. Точное состояние отверстий зависит от смещений отверстий, заданных в диалоговом окне блока.
Рабочие положения показаны на рисунке в случае клапана по умолчанию без смещения открытия. Одно, обозначенное как I, соответствует A-T-отверстию, которое является максимально открытым, и P-A-отверстию, которое является максимально закрытым. Другая, обозначенная II, соответствует обратной компоновке, причем Р-А отверстие является максимально открытым, а а А-Т отверстие - максимально закрытым. В точках между нормальным и рабочим положениями одно отверстие частично открыто, а другое полностью закрыто. Следует отметить, что между портами P и T не существует физического соединения и, следовательно, поток не может развиваться через них.
В каком положении находится клапан, зависит от координат регулирующего элемента относительно отверстий Р-А и А-Т - длин, называемых здесь отверстиями для отверстий. Они рассчитываются при моделировании по их смещениям открытия, каждый из которых указан как параметр блока в диалоговом окне блока, и по смещению элемента управления, заданному физическим сигналом на порте S. Для диафрагмы P-A:
+ x,
где:
hPA - отверстие отверстия Р-А.
hPA0 - смещение проема P-A.
x - смещение управляющего элемента. Смещение элемента управления, равное нулю, соответствует клапану, который находится в нормальном состоянии.
Для диафрагмы A-T:
+ x,
где:
hAT - отверстие диафрагмы A-T.
hAT0 - A-T смещение проема.
Отверстие открывается, когда его расчетное отверстие (переменная h) поднимается выше нуля. Затем он продолжает расширяться с ростом значения открытия. В случае Р-А отверстия это происходит при перемещении управляющего элемента в положительном направлении. В случае отверстия А-Т оно возникает при смещении управляющего элемента в отрицательном направлении.
Каждое отверстие полностью открыто, когда величина открытия равна заданному максимуму. При линейной параметризации клапана этот максимум получается из параметра Максимальный блок открытия клапана. Для параметра Area characteristics можно установить значение Different for each flow path чтобы задать параметр Максимальное открытие клапана отдельно для каждого отверстия. 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. Начальные смещения равны нулю. Когда клапан находится в нормальном положении, управляющий элемент полностью закрывает оба отверстия. Клапан с нулевым перекрытием полностью закрыт, когда смещение управляющего элемента точно равно нулю.
Вариант II: Подкладной клапан. Открывающие смещения являются положительными. Когда клапан находится в нормальном положении, управляющий элемент закрывает оба отверстия, но не полностью. Подстилающий клапан всегда, по меньшей мере, частично открыт.
Вариант III: Перекрывающийся клапан. Открывающие смещения являются отрицательными. Управляющий элемент полностью закрывает оба отверстия 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 любого отверстия.
Отверстия отверстий служат во время моделирования для вычисления массовых расходов через отверстия. 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, которое в реальных клапанах происходит между брактактой вены (самым узким отверстием клапана) и выпускным отверстием, которое обычно лежит на небольшом расстоянии.
Этот блок представляет собой составной компонент, содержащий два блока с регулируемой площадью отверстия (TL), соединенных, как показано на рисунке. Один управляющий сигнал приводит в действие два блока одновременно. Параметры блока ориентации диафрагмы задаются так, что положительный сигнал действует, чтобы открыть одно отверстие, закрывая другое. Смещения проема применяются к соответствующим блокам. Для получения подробной информации о расчетах площади проема см. блок измерительной диафрагмы переменной площади (TL).
2-Way Направленный клапан (TL) | 4-Way Направленный клапан (TL) | Обратный клапан (TL) | Диафрагма переменной площади (TL)
