Вставка патронного клапана (IL)

Распределительный клапан картриджа в изотермической жидкостной сети

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Изотермическая жидкость/Клапаны и диафрагмы/Клапаны регулирования расхода

Описание

Блок вставки клапана картриджа (IL) моделирует клапан управления потоком картриджа в изотермической жидкостной сети. Седло клапана может быть определено как коническое или как пользовательское отверстие, параметризованное аналитическими или табличными составами. Клапан открывается, когда комбинированное давление в портах A и B превышает силу предварительной нагрузки пружины и давление в порту X.

Геометрию гнезда блока можно задать как коническую или пользовательскую. Эта настройка сиденья определяет подкомпоненты, составляющие блок. В обеих конфигурациях параметр Port A pappet to port X pilot area задает отношение сил в нижележащем блоке привода патронного клапана.

Используйте блок вставки патронного клапана (IL), если требуется установить управление потоком с помощью пилотной линии давления. Используйте Компенсированный Давлению Клапан контроля потока С 3 путями (IL) или Компенсированный Давлению Клапан контроля потока (IL) блок для управления потоками из-за перепада давления или Клапана Poppet (IL) блок для открытия клапана, которым управляет внешний физический сигнал.

Седло конического клапана

Коническая вставка патронного клапана состоит из двух блоков библиотеки изотермической жидкости:

Схема вставки конического патронного клапана

Специальное седло клапана

Специальная вставка патронного клапана состоит из двух блоков библиотеки изотермической жидкости:

Схема вставки настраиваемого патронного клапана

В пользовательской конфигурации можно параметризовать открытие клапана аналитически или с помощью набора данных.

Аналитическая параметризация

Путем установки параметризации диафрагмы в значение Linear - area vs. control member positionплощадь открытия клапана линейно пропорциональна положению тарельчатого клапана. Как только давление в портах A или B превышает силу предварительной нагрузки пружины, клапан открывается до тех пор, пока не будет достигнута максимальная площадь отверстия. Когда клапан полностью закрыт, небольшая зона утечки остается открытой для потока, так что в сети сохраняется численная непрерывность.

Табличная параметризация

Путем установки параметризации диафрагмы в значение Tabulated data - Area vs. control member positionможно указать профиль проема на основе площади проема и положения тарельчатого элемента. Блок запрашивает точки данных с линейной интерполяцией и использует ближайшую экстраполяцию для точек за границами таблицы.

Путем установки параметризации диафрагмы в значение Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop, можно подать объемный расход через клапан в виде параметризованной таблицы положения тарельчатого клапана и перепада давления клапана. Блок запрашивает точки данных с линейной интерполяцией и использует линейную экстраполяцию для точек за границами таблицы. Объемный расход преобразуется в массовый расход путем умножения на плотность текучей среды.

Открывающая динамика

Если моделируют динамику открытия, то в реакцию потока на смоделированное управляющее давление вводят запаздывание. pcontrol становится динамическим управляющим давлением, pdyn; в противном случае контроль представляет собой стационарное давление. Мгновенное изменение динамического управляющего давления вычисляется на основе постоянной времени открытия (Opening time constant),

${\overset{}{}}_{} \frac{_{}_{}}{p˙dyn=pcontrol−pdynτ} .$

По умолчанию для параметра Динамика открытия установлено значение Off.

Численно сглаженная сила и проем

Когда привод близок к полному удлинению или полной уборке, можно сохранить численную устойчивость в моделировании, настроив коэффициент сглаживания блока. Функция сглаживания применяется к силе привода и отверстию или области отверстия, но в первую очередь влияет на моделирование в крайних пределах этих диапазонов.

Нормализованная сила рассчитывается как:

$\overset{}{F}^\frac{_{=}_{FA} +_{FB -}_{FPперезарядка}}{-_{}}$ FPilotkxstroke.

где:

_ТВС - сила в порту А.
_FB - сила в порту B.
_FPreload - сила предварительного нагружения пружины.
_FPilot - сила в порту X.

Коэффициент сглаживания s применяется к нормированной силе:

${\overset{}{F}}_{^X,} \frac{}{сглаженный} \frac{=}{} \sqrt{{\overset{12}{}}_{}^{+} {\frac{}{12F}}^{^}} \frac{}{X2} \sqrt{{{\overset{}{+}}_{(} s4)}^{} 2 {\frac{-}{}}^{12}}$ (F ^ X − 1) 2 + (s4) 2,

Аналогично, если для спецификации седла клапана установлено значение Conical, нормированное расстояние открытия диафрагмы составляет:

$\overset{}{h}^\frac{}{=_{}}$ hhmax,

где:

h - расстояние открытия тарельчатого аппарата.
_hmax - максимальное расстояние открытия тарельчатого аппарата.

Сглаженное нормализованное отверстие:

${\overset{}{h}}_{^} \frac{сглаженный}{} = \frac{}{} \sqrt{{\overset{}{12}}_{}^{+} {\frac{}{12h}}^{^}} \frac{2}{} \sqrt{{+ \overset{(}{} s4)}^{} 2 {\frac{-}{}}^{12}}$ (h ^ − 1) 2 + (s4) 2.

Сглаженное расстояние открытия:

$_{hsmoothed} {\overset{}{=}}_{h^}_{}$ smiledhmax.

Если для спецификации седла клапана установлено значение Customнормированная площадь клапана рассчитывается как:

$\overset{}{A}^\frac{=_{(}_{Aorifice -}}{_{Алеак)} (_{Amax}} -$ Алеак).

где:

_Aorifice - открытая область клапана.
_Алеак - зона утечки.
_Amax - максимальная площадь диафрагмы.

Сглаженная нормированная область:

${\overset{}{A}}_{^} \frac{сглаженный}{} = \frac{}{} \sqrt{{\overset{}{12}}_{}^{+} {\frac{}{12A}}^{^}} \frac{2}{} \sqrt{{+ \overset{(}{} s4)}^{} 2 {\frac{-}{}}^{12}}$ (A ^ − 1) 2 + (s4) 2.

Сглаженная область:

$_{Asmoothed} {\overset{}{=}}_{A^}_{сглаженный} (_{Amax} -_{Aleak})$ + Aleak.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Входное или выходное отверстие для жидкости.

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Входное или выходное отверстие для жидкости.

`X` - Напорный порт
изотермическая жидкость

Напорный порт пилота. Массовый расход через порт X отсутствует.

Параметры

развернуть все

`Valve seat specification` - Геометрия седла клапана
`Conical` (по умолчанию) | `Custom`

Геометрия седла клапана. Этот параметр используется для расчета открытой зоны между тарельчатым и сиденьем.

`Poppet diameter` - Диаметр элемента управления клапаном
`0.01 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Диаметр элемента управления клапаном.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для спецификации седла клапана значение Conical.

`Seat cone angle` - Угол открытия кресла
`120 deg` (по умолчанию) | положительный скаляр

Угол открытия сиденья.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для спецификации седла клапана значение Conical.

`Orifice parameterization` - Метод расчета площади диафрагмы
`Linear - area vs. control member position` (по умолчанию) | `Tabulated data - Area vs. control member position` | `Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop`

Открытие клапана рассчитывается одним из трех способов, линейно или по табулированным данным:

Linear - area vs. control member positionПлощадь отверстия определяется линейной зависимостью от расстояния открытия или закрытия тарельчатого клапана.
Tabulated data - Area vs. control member position: Площадь отверстия интерполируется из вектора положения тарели и вектора площади диафрагмы на основе текущего положения тарельки.
Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop. Объемный расход непосредственно интерполируется из заданного вектора положения Поппета, s; Вектор перепада давления, дп; и Таблица объемных расходов, параметры q (s, dp), основанные на текущем положении тарели.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для спецификации седла клапана значение Custom.

`Poppet stroke` - Максимальное расширение тарельчатого клапана
`5e-3 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Максимальное расширение тарельчатого клапана.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для спецификации седла клапана значение Custom и параметризация диафрагмы Linear - area vs. control member position.

`Maximum orifice area` - Максимальная площадь поперечного сечения диафрагмы
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь поперечного сечения отверстия в его полностью открытом положении. Этот параметр используется в качестве верхнего предела для расчета давления в зоне во время моделирования.

Зависимости

`Poppet position vector` - Вектор положений открытия
`[0, .002, .004, .007, .017] m` (по умолчанию) | вектор 1 на n

Вектор положений отверстия для табличной параметризации площади отверстия. Векторные элементы должны соответствовать одному к одному элементам в параметре вектора площади диафрагмы. Элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для спецификации седла клапана значение Custom и параметризация диафрагмы Tabulated data - Area vs. control member position.

`Orifice area vector` - Вектор зон вскрытия
`[1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, .00011438, .00034356] m^2` (по умолчанию) | вектор 1 на n

Вектор зон открытия клапана для табличной параметризации зоны открытия клапана. Векторные элементы должны соответствовать одному к одному с элементами в параметре Poppet position vector. Элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

`Poppet position vector, s` - Вектор положения элемента управления
`[0, .002, .004, .007, .017] m` (по умолчанию) | вектор 1 на n

Вектор положений элемента 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 спецификации седла клапана значение Custom и параметризация диафрагмы Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop.

`Pressure drop vector, dp` - Вектор значений перепада давления
`[.3, .5, .7] MPa` (по умолчанию) | вектор 1 на n

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

Зависимости

`Volumetric flow rate table, q(s,dp)` - Массив значений объемного расхода
`[1.7e-05, 2e-05, 2.6e-05; .0035, .0045, .0053; .7, .9, 1.06; 1.96, 2.5, 3; 6, 7.7, 9.13] .* 1e-3 m^3/s` (по умолчанию) | Массив M-by-N

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

M - число элементов в векторе положения Поппета, параметр s.
N - количество элементов в векторе перепада давления, параметр dp.

Зависимости

`Port A poppet area` - Площадь поперечного сечения порта A
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь поперечного сечения порта А.

`Port A poppet to port X pilot area ratio` - Отношение площади входа к площади пилотного порта
`0.5` (по умолчанию) | положительный скаляр

Отношение входного отверстия, A, к напорному отверстию пилота, X. Это значение используется для расчета усилия в отверстии X. Это отношение должно быть меньше или равно 1.

`Spring preload force` - Усилие пружины в нейтральном положении тарели
`25 N` (по умолчанию) | положительный скаляр

Пружинное усилие на тарельке, когда тарелька находится в нейтральном положении. Этот параметр является пороговым значением, которое при добавлении к давлению пилот-сигнала в отверстии X уравновешивает открытие клапана из-за давления в отверстиях A и B.

`Spring stiffness` - Постоянная жесткость
`15e3 N/m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Жесткость пружины постоянна.

`Leakage area` - Площадь зазора в полностью закрытом положении
`1e-10 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите один из следующих параметров:

Технические требования к седлу клапана Conical.
Технические требования к седлу клапана Custom и параметризация диафрагмы Linear - Area vs. control member position.

`Discharge coefficient` - Коэффициент разгрузки
`0.64` (по умолчанию) | положительный скаляр

Поправочный коэффициент, учитывающий потери при сбросе в теоретических потоках.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите один из следующих параметров:

Технические требования к седлу клапана Conical.
Технические требования к седлу клапана Custom и параметризация диафрагмы Linear - Area vs. control member position или Tabulated data - Area vs. control member position.

`Critical Reynolds number` - Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока
`150` (по умолчанию) | положительный скаляр

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока через клапан.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите один из следующих параметров:

Технические требования к седлу клапана Conical.
Технические требования к седлу клапана Custom и параметризация диафрагмы Linear - Area vs. control member position или Tabulated data - Area vs. control member position.

`Smoothing factor` - Коэффициент численного сглаживания
`0.01` (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне [0,1]

Коэффициент непрерывного сглаживания, который вносит слой постепенного изменения в реакцию потока, когда клапан находится в почти открытом или почти закрытом положении. Установите для этого значения ненулевое значение меньше единицы, чтобы повысить стабильность моделирования в этих режимах.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите один из следующих параметров:

Технические требования к седлу клапана Conical.
Технические требования к седлу клапана Custom и параметризация диафрагмы Linear - Area vs. control member position.

`Valve opening time constant` - Постоянная времени клапана
`0.1 s` (по умолчанию) | положительный скаляр

Константа, фиксирующая время, необходимое для достижения текучей средой стационарных условий при открытии или закрытии клапана из одного положения в другое. Этот параметр влияет на смоделированную динамику открытия.

См. также

Привод патронного клапана (IL) | Диафрагма (IL) | Тарельчатый клапан (IL) | Компенсированный давлению клапан контроля потока с 3 путями (IL) | Регулирующий клапан с компенсацией давления (IL)

Представлен в R2020a

Документация

Вставка патронного клапана (IL)

Описание

Седло конического клапана

Специальное седло клапана

Открывающая динамика

Численно сглаженная сила и проем

Порты

Сохранение

A - Жидкостное отверстие изотермическая жидкость

B - Жидкостное отверстие изотермическая жидкость

X - Напорный порт изотермическая жидкость

Параметры

Valve seat specification - Геометрия седла клапана Conical (по умолчанию) | Custom

Poppet diameter - Диаметр элемента управления клапаном 0.01 m (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Seat cone angle - Угол открытия кресла 120 deg (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Orifice parameterization - Метод расчета площади диафрагмы Linear - area vs. control member position (по умолчанию) | Tabulated data - Area vs. control member position | Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop

Зависимости

Poppet stroke - Максимальное расширение тарельчатого клапана 5e-3 m (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Maximum orifice area - Максимальная площадь поперечного сечения диафрагмы 1e-4 m^2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Poppet position vector - Вектор положений открытия [0, .002, .004, .007, .017] m (по умолчанию) | вектор 1 на n

Зависимости

Orifice area vector - Вектор зон вскрытия [1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, .00011438, .00034356] m^2 (по умолчанию) | вектор 1 на n

Зависимости

Poppet position vector, s - Вектор положения элемента управления [0, .002, .004, .007, .017] m (по умолчанию) | вектор 1 на n

Зависимости

Pressure drop vector, dp - Вектор значений перепада давления [.3, .5, .7] MPa (по умолчанию) | вектор 1 на n

Зависимости

Volumetric flow rate table, q(s,dp) - Массив значений объемного расхода [1.7e-05, 2e-05, 2.6e-05; .0035, .0045, .0053; .7, .9, 1.06; 1.96, 2.5, 3; 6, 7.7, 9.13] .* 1e-3 m^3/s (по умолчанию) | Массив M-by-N

Зависимости

Port A poppet area - Площадь поперечного сечения порта A 1e-4 m^2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Port A poppet to port X pilot area ratio - Отношение площади входа к площади пилотного порта 0.5 (по умолчанию) | положительный скаляр

Spring preload force - Усилие пружины в нейтральном положении тарели 25 N (по умолчанию) | положительный скаляр

Spring stiffness - Постоянная жесткость 15e3 N/m (по умолчанию) | положительный скаляр

Leakage area - Площадь зазора в полностью закрытом положении 1e-10 m^2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Discharge coefficient - Коэффициент разгрузки 0.64 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Critical Reynolds number - Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока 150 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Smoothing factor - Коэффициент численного сглаживания 0.01 (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне [0,1]

Зависимости

Valve opening time constant - Постоянная времени клапана 0.1 s (по умолчанию) | положительный скаляр

См. также

Документация по жидкостям Simscape

Поддержка

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`X` - Напорный порт
изотермическая жидкость

`Valve seat specification` - Геометрия седла клапана
`Conical` (по умолчанию) | `Custom`

`Poppet diameter` - Диаметр элемента управления клапаном
`0.01 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Seat cone angle` - Угол открытия кресла
`120 deg` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Poppet stroke` - Максимальное расширение тарельчатого клапана
`5e-3 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Maximum orifice area` - Максимальная площадь поперечного сечения диафрагмы
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Poppet position vector` - Вектор положений открытия
`[0, .002, .004, .007, .017] m` (по умолчанию) | вектор 1 на n

`Orifice area vector` - Вектор зон вскрытия
`[1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, .00011438, .00034356] m^2` (по умолчанию) | вектор 1 на n

`Poppet position vector, s` - Вектор положения элемента управления
`[0, .002, .004, .007, .017] m` (по умолчанию) | вектор 1 на n

`Pressure drop vector, dp` - Вектор значений перепада давления
`[.3, .5, .7] MPa` (по умолчанию) | вектор 1 на n

`Volumetric flow rate table, q(s,dp)` - Массив значений объемного расхода
`[1.7e-05, 2e-05, 2.6e-05; .0035, .0045, .0053; .7, .9, 1.06; 1.96, 2.5, 3; 6, 7.7, 9.13] .* 1e-3 m^3/s` (по умолчанию) | Массив M-by-N

`Port A poppet area` - Площадь поперечного сечения порта A
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Port A poppet to port X pilot area ratio` - Отношение площади входа к площади пилотного порта
`0.5` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Spring preload force` - Усилие пружины в нейтральном положении тарели
`25 N` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Spring stiffness` - Постоянная жесткость
`15e3 N/m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Leakage area` - Площадь зазора в полностью закрытом положении
`1e-10 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Discharge coefficient` - Коэффициент разгрузки
`0.64` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Critical Reynolds number` - Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока
`150` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Smoothing factor` - Коэффициент численного сглаживания
`0.01` (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне [0,1]

`Valve opening time constant` - Постоянная времени клапана
`0.1 s` (по умолчанию) | положительный скаляр