Игольчатый клапан (IL)

Игольчатый клапан в системе изотермической жидкости

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

Описание

Игольчатый клапан (IL) моделирует уменьшение потока с помощью игольчатого клапана. Клапан содержит коническую иглу и круглое остроконечное седло. Игла открывается или закрывается в соответствии с сигналом смещения в отверстии S. Положительный сигнал отводит иглу и открывает клапан.

Зона открытия

Схема игольчатого клапана

Вид сверху игольчатого клапана

Площадь открытия клапана рассчитывается как:

$_{Aopen} = \frac{¼ hsin}{} (« {2»}_{)} \frac{[}{} d0 − {h2sin}_{(« 2»)}]$ + Aleak,

где:

h - вертикальное расстояние между наружным краем иглы и седлом, как показано на схеме выше.
δ - угол конуса сиденья, который всегда соответствует углу конуса иглы.
d0 - диаметр отверстия седла.
Алеак - зона утечки.

Площадь проема ограничена максимальным смещением hmax:

$_{hmax} \frac{=_{} d0 \sqrt{[1 - 1 \frac{}{−}}}{\cos (start2})$ ] грех (

Для любого смещения иглы, превышающего hmax, Aopen представляет собой сумму максимальной площади отверстия и площади утечки:

$_{Аопен} \frac{=}{}_{}^{} {¼ 4d02}_{+}$ Алеак.

Для любой комбинации сигнала в канале S и смещения иглы, которая меньше 0, минимальной областью клапана является область утечки.

Численно сглаженное смещение

В крайних пределах диапазона отверстий диафрагмы можно поддерживать численную устойчивость при моделировании путем корректировки коэффициента сглаживания блока. Когда коэффициент сглаживания ненулевой, функция сглаживания применяется к каждому вычисленному смещению, но в первую очередь влияет на моделирование в крайностях этого диапазона.

Нормализованное отверстие диафрагмы:

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

Коэффициент сглаживания s применяется к нормализованному отверстию:

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

Сглаженное отверстие:

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

Уравнение массового расхода

Масса сохраняется через клапан:

${\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{} m˙A+m˙B=0.$

Массовый расход через клапан рассчитывается как:

$\overset{}{} \frac{_{}_{} \sqrt{\overset{}{}}}{\sqrt{_{m˙=CdAvalve2ρ¯PRloss} (1 {\frac{-_{(}}{_{}}}^{} AvalureAport}} \frac{)}{{2)^{} Δp [_{Δp2}^{+}}^{}}$ Δpcrit2] 1/4,

где:

Cd - коэффициент разряда.
Avalve - зона мгновенного открытия клапана.
Aport - площадь поперечного сечения в портах A и B.
$\overset{}{λ}$ - средняя плотность текучей среды.
Δp - разность давлений в клапане pA - pB.

Критическая разность давлений Δpcrit - это разность давлений, связанная с критическим числом Рейнольдса, Recrit, точкой перехода режима потока между ламинарным и турбулентным потоком:

$_{Δpcrit} \frac{\overset{}{}}{_{=πρ¯8Avalve}} {\frac{_{}}{_{}}}^{(νRecritCd)}$ 2.

Потеря давления описывает снижение давления в клапане из-за уменьшения площади. PRloss рассчитывается как:

$_{PRloss} \frac{\sqrt{= {1 \frac{_{- (}}{_{}}}^{} AvalureAport)_{2}^{} (} 1_{-} \frac{_{Cd2)}}{-_{}}}{\sqrt{{\frac{_{}}{_{CdAvalveAport1 -}} (}^{}_{}^{}}_{AvalureAport} \frac{)_{2 (1}}{_{-}}} Cd2$ ) + CdAvalureAport.

Восстановление давления описывает положительное изменение давления в клапане из-за увеличения площади. Если вы не хотите фиксировать это увеличение давления, установите для параметра Восстановление давления значение Off. В этом случае PRloss равен 1.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Входное или выходное отверстие для жидкости к клапану.

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Входное или выходное отверстие для жидкости к клапану.

Вход

развернуть все

`S` - Смещение иглы, м
физический сигнал

Смещение элемента управления в м, определяемое как физический сигнал. Положительный сигнал отводит иглу и открывает клапан.

Параметры

развернуть все

`Seat orifice diameter` - Диаметр седла
`5e-3 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Диаметр отверстия седла.

`Needle cone angle` - Угол геометрии управляющего элемента
`90 deg` (по умолчанию) | положительный скаляр

Управление углом геометрии элемента. См. схему игольчатого клапана в описании клапана.

`Needle position when in the seat` - Смещение иглы
`0 m` (по умолчанию) | скаляр

Игла смещена, когда клапан закрыт. Положительное ненулевое значение указывает на частично открытый клапан. Отрицательное ненулевое значение указывает перекрывающийся клапан, который остается закрытым для начального смещения, установленного физическим сигналом в порту S.

`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.

`Cross-sectional area at ports A and B` - Зона на консервационных портах
`inf m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Области на входе и выходе A и B, которые используются в уравнении «давление-расход», определяющем массовый расход через клапан.

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

Поправочный коэффициент, учитывающий потери при сбросе в теоретических потоках.

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

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока через отверстие.

`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.

`Pressure recovery` - Следует ли учитывать увеличение давления в расширениях площадей
`Off` (по умолчанию) | `On`

Следует ли учитывать повышение давления, когда текучая среда течет из области меньшей площади поперечного сечения в область большей площади поперечного сечения.

Примеры модели

Система впрыска дизельного двигателя в линию

Поточная многоэлементная система впрыска дизельного топлива. Он состоит из кулачкового вала, подъемного насоса, четырех рядных насосов впрыска и четырех инжекторов.

См. также

Задвижка (IL) | Тарельчатый клапан (IL) | Челночный клапан (IL)

Представлен в R2020a

Документация

Игольчатый клапан (IL)

Описание

Зона открытия

Численно сглаженное смещение

Уравнение массового расхода

Порты

Сохранение

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Вход

`S` - Смещение иглы, м
физический сигнал

Параметры

`Seat orifice diameter` - Диаметр седла
`5e-3 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Needle cone angle` - Угол геометрии управляющего элемента
`90 deg` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Needle position when in the seat` - Смещение иглы
`0 m` (по умолчанию) | скаляр

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

`Cross-sectional area at ports A and B` - Зона на консервационных портах
`inf 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]

`Pressure recovery` - Следует ли учитывать увеличение давления в расширениях площадей
`Off` (по умолчанию) | `On`

Примеры модели

Система впрыска дизельного двигателя в линию

См. также

Документация по жидкостям Simscape

Поддержка

Документация

Игольчатый клапан (IL)

Описание

Зона открытия

Численно сглаженное смещение

Уравнение массового расхода

Порты

Сохранение

A - Жидкостное отверстие изотермическая жидкость

B - Жидкостное отверстие изотермическая жидкость

Вход

S - Смещение иглы, м физический сигнал

Параметры

Seat orifice diameter - Диаметр седла 5e-3 m (по умолчанию) | положительный скаляр

Needle cone angle - Угол геометрии управляющего элемента 90 deg (по умолчанию) | положительный скаляр

Needle position when in the seat - Смещение иглы 0 m (по умолчанию) | скаляр

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

Cross-sectional area at ports A and B - Зона на консервационных портах inf 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]

Pressure recovery - Следует ли учитывать увеличение давления в расширениях площадей Off (по умолчанию) | On

Примеры модели

Система впрыска дизельного двигателя в линию

См. также

Документация по жидкостям Simscape

Поддержка

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`S` - Смещение иглы, м
физический сигнал

`Seat orifice diameter` - Диаметр седла
`5e-3 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Needle cone angle` - Угол геометрии управляющего элемента
`90 deg` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Needle position when in the seat` - Смещение иглы
`0 m` (по умолчанию) | скаляр

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

`Cross-sectional area at ports A and B` - Зона на консервационных портах
`inf 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]

`Pressure recovery` - Следует ли учитывать увеличение давления в расширениях площадей
`Off` (по умолчанию) | `On`