Клапан, используемый для регулирования перепада давления на гидравлическом компоненте
Simscape/Жидкости/Гидравлика (изотермическая )/Клапаны/Клапаны регулирования давления
Блок компенсатора давления моделирует поток через клапан, который сужается так, чтобы поддерживать заданный перепад давления между выбранными двумя гидравлическими узлами. Клапан имеет четыре гидравлических канала, два из которых являются проточными каналами (входной, A и выходной, B) и два датчика давления (X и Y). Нормально открытый клапан сжимается, когда перепад давления от X до Y поднимается выше уставки давления клапана. Падение площади проема является функцией перепада давления - пропорциональной ему в линейной параметризации (блок по умолчанию) или общей функцией от него в табличной параметризации. Клапан служит своему назначению до тех пор, пока не достигнет предела своего диапазона регулирования давления - точки, в которой клапан полностью закрыт и перепад давления снова может увеличиться без снижения.
Расчет площади открытия зависит от параметров клапана, выбранных для блока: Linear area-opening relationship или Tabulated data - Area vs. pressure.
Если параметр блока параметризации клапана имеет значение по умолчанию Linear area-opening relationship, площадь открытия вычисляется как:
ΔpSet),
где:
SMax - это значение, указанное в параметре блока Максимальная площадь прохода.
ΔpSet - значение, указанное в параметре блока установки давления клапана.
ΔpXY - перепад давления от порта X к порту Y:
pY,
где p - манометрическое давление в порту, указанном нижним индексом (X или Y).
k - линейная постоянная пропорциональности:
SLeakΔpReg,
где в свою очередь:
SLeak - значение, указанное в параметре блока области утечки.
ΔpReg - это значение, указанное в параметре блока диапазона регулирования клапана.
При установке давления в клапане и ниже, площадь открытия полностью открытого клапана:
SMax.
При максимальном давлении и выше площадь открытия определяется только внутренней утечкой:
SLeak,
где максимальный перепад давления ΔpMax - сумма:
ΔpReg.
Открывающая область в Linear area-opening relationship параметризация
Если для параметра блока параметризации клапана установлено значение Tabulated data - Area vs. pressure, площадь открытия вычисляется как:
ΔpXY),
где SXY - табличная функция, построенная из параметров блока вектора падения давления и вектора области открытия. Функция основана на линейной интерполяции (для точек в диапазоне данных) и экстраполяции ближайшего соседа (для точек за пределами диапазона данных). Области утечки и максимального открытия являются минимальным и максимальным значениями параметра векторного блока «Площадь открытия клапана».
Открывающая область в Tabulated data - Area vs. pressure параметризация
По умолчанию динамика открытия клапана игнорируется. Предполагается, что клапан мгновенно реагирует на изменения перепада давления без задержки по времени между началом нарушения давления и увеличением открытия клапана, которое создает нарушение. Если такие временные задержки являются следствием в модели, их можно захватить, установив для параметра блока Opening dynamics значение Include valve opening dynamics. Затем клапаны открываются каждый со скоростью, заданной выражением:
ΔpIn)
где start- мера времени, необходимого для зоны мгновенного открытия (нижний индекс In) для достижения нового установившегося значения (нижний индекс SS).
Основная цель зоны утечки закрытого клапана состоит в том, чтобы гарантировать, что часть гидравлической сети никогда не будет изолирована от остальной части модели. Такие изолированные части снижают численную надежность модели и могут замедлить моделирование или вызвать его сбой. Утечка обычно присутствует в мизерных количествах в реальных клапанах, но в модели ее точное значение менее важно, чем небольшое число, большее нуля. Область утечки получается из одноименного параметра блока.
Причины потерь давления, возникающих в проходах клапана, игнорируются в блоке. Независимо от их природы - внезапные изменения площади, контуры проходов - во время моделирования учитывается только их совокупный эффект. Этот эффект фиксируется в блоке коэффициентом выпуска, мерой расхода через клапан относительно теоретического значения, которое он имел бы в идеальном клапане. Расход через клапан определяется как:
pCrit2] 1/4,
где:
q - объемный расход через клапан.
CD - значение параметра блока коэффициента разрядки.
S - площадь открытия клапана.
ΔpAB - перепад давления от порта A к порту B.
pCrit - перепад давления, при котором поток смещается между ламинарным и турбулентным режимами потока.
Расчет критического давления зависит от настройки параметра блока спецификации перехода Ламинара. Если этот параметр имеет значение по умолчанию By pressure ratio:
βCrit),
где:
рАтм - атмосферное давление (как определено для соответствующей гидравлической сети).
pAvg - среднее манометрическое давление в портах A и B.
βCrit - значение параметра блока отношения давления потока Ламинара.
Если параметр блока спецификации перехода Laminar установлен в значение By Reynolds number:
) 2,
где:
ReCrit - это значение параметра числового блока Критического Рейнольдса.
λ - кинематическая вязкость, указанная для гидравлической сети.
DH - мгновенный гидравлический диаметр:
4Sδ.