Редукционный клапан 3-Way

Составной клапан, выполняющий функции редукционных и предохранительных клапанов

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Гидравлика (изотермическая )/Клапаны/Клапаны регулирования давления

Описание

Блок редукционного клапана (Pressure Reductioning 3-Way Valve) моделирует поток через клапан, который сужает и, при необходимости, выпускает вентиляционные отверстия (через отдельную линию), чтобы поддерживать заданный перепад давления между выпускным отверстием (порт A) и окружающей средой (T, вентиляционное отверстие). Клапан сочетает в себе функции еще двух элементарных клапанов, один - редукционного клапана, другой - предохранительного клапана.

Редукционный клапан проходит между входом (Р) и выходом (А). Он обычно открыт, но закрывается по мере необходимости для борьбы с колебаниями давления перед выпускным отверстием. Предохранительный клапан проходит между выпускным отверстием (A) и вентиляционным отверстием (T). Он обычно закрыт, но открывается, если давление на выходе должно превышать (на определенную величину перехода) диапазон регулирования давления редукционного клапана.

Зоны открытия клапана являются функциями перепада давления от порта A к порту T - либо прямо пропорциональными ему, либо общими (табличными) функциями. Каждая из зон открытия может изменяться до точки - предела соответствующего диапазона регулирования клапана - за пределами которой клапан насыщается на полную мощность и не может противодействовать какому-либо дополнительному повышению давления.

Открытие клапана

Расчет площади открытия зависит от параметров клапана, выбранных для блока: Linear area-opening relationship или Tabulated data - Area vs. pressure.

Линейная параметризация

Если параметр блока параметризации клапана имеет значение по умолчанию Linear area-opening relationshipплощадь открытия редукционного клапана (P-A) вычисляется как:

$_{SPA} \frac{=_{} {SMax}_{+}}{} \frac{_{SLeak2} -_{SMax}}{} − \frac{_{} SLeak2tanh [_{λ (}}{_{ΔpAT −}}$ ΔpRdn) ΔpReg/2],

где tanh Термин служит для сглаживания переходов в полностью открытое и полностью закрытое положения клапана. В уравнении:

SMax - это значение, указанное в параметре блока Максимальная площадь прохода.
SLeak - значение, указанное в параметре блока области утечки.
ƛ - значение параметра блока регулировки коэффициента открытия клапана, мера сглаживания, применяемая к переходам клапана. Чем меньше значение, тем более плавный переход.
ΔpReg - значение, указанное в параметре «Диапазон регулирования клапана».
ΔpRdn - средняя точка диапазона регулирования давления редукционного клапана:

$_{ΔpRdn} =_{} \frac{ΔpSet_{+}}{}$ ΔpReg2,
с ΔpSet в качестве значения параметра блока установки давления редукционного клапана.

Площадь открытия клапана сброса давления (A-T) также вычисляется как:

$_{SAT} \frac{=_{} {SMax}_{+}}{} \frac{_{SLeak2} +_{SMax}}{} − \frac{_{} SLeak2tanh (_{λ (}}{_{ΔpAT −}}$ ΔpRlf) ΔpReg/2),

где ΔpRlf - средняя точка диапазона регулирования давления предохранительного клапана:

$_{ΔpRlf} =_{} ΔpSet_{+}_{ΔpReg +} \frac{_{ΔpTran}}{} +$ ΔpReg2,

при этом ΔpTran представляет собой перепад давления перехода, необходимый для открытия предохранительного клапана после полного закрытия редукционного клапана. Это значение получается из параметра блока давления перехода.

Открывающая область в Linear area-opening relationship параметризация

Табличная параметризация

Если для параметра блока параметризации клапана установлено значение Tabulated data - Area vs. pressureобласти открытия клапана вычисляются как:

$S = S_{(}$ ΔpAT),

где SAT - табличная функция, построенная на основе параметров 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

Открывающая динамика

По умолчанию динамика открытия клапана игнорируется. Предполагается, что каждый из клапанов мгновенно реагирует на изменения перепада давления без временной задержки 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:

$\overset{}{} \frac{S˙=S (_{} ΔpSS) - S_{(}}{}$ ΔpIn)

где start- мера времени, необходимого для зоны мгновенного открытия (нижний индекс In) для достижения нового установившегося значения (нижний индекс SS).

Зона утечки

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.

Расход клапана

Причины потерь давления, возникающих в проходах композитного 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 нагнетания, мерой расхода через клапан относительно теоретического значения, которое он имел бы в идеальном случае. Скорости потока через каждый из элементарных клапанов определяются как:

$q =_{} \sqrt{\frac{}{}} \frac{}{{CDS2ρΔp [(}^{} Δp)_{2 +}^{}^{}}$ pCrit2] 1/4,

где:

q - объемный расход через клапан (P-A или A-T).
CD - значение параметра блока коэффициента разрядки.
S - площадь открытия клапана (SPA или SAT).
Δp - перепад давления на клапане (ΔpPA или ΔpAT).
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:

$_{pCrit} =_{(} {pAtm}_{+} pAvg)_{(1} -$ βCrit),

где:

рАтм - атмосферное давление (как определено для соответствующей гидравлической сети).
pAvg - среднее манометрическое давление в портах (P и A или A и T).
βCrit - значение параметра блока отношения давления потока Ламинара.

Если параметр блока спецификации перехода Laminar установлен в значение By Reynolds number:

$_{pCrit} \frac{=}{} {\frac{{α2}_{(}}{_{}_{}}}^{} ReCritstartCDDH$ ) 2,

где:

ReCrit - это значение параметра числового блока Критического Рейнольдса.
λ - кинематическая вязкость, указанная для гидравлической сети.
DH - мгновенный гидравлический диаметр:

$_{DH} \sqrt{\frac{=}{}}$ 4Sδ.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` - Выход клапана
гидравлическая (изотермическая жидкость)

Отверстие, через которое поток может выходить из клапана.

`P` - Вход клапана
гидравлическая (изотермическая жидкость)

Отверстие, через которое поток может попасть в клапан.

`T` - Вентиляция клапана
гидравлическая (изотермическая жидкость)

Отверстие, через которое поток может выходить из клапана.

Параметры

развернуть все

`Opening area parameterization` - Метод расчета площади открытия клапана
`Linear area-opening relationship` (по умолчанию) | `Tabulated data - Area vs. pressure`

Метод расчета площади открытия клапана. Установка по умолчанию предписывает линейную зависимость между площадью открытия клапана и перепадом давления между выходом и вентиляционным отверстием. Альтернативный параметр позволяет задать общее нелинейное отношение в табличной форме.

`Maximum passage area` - Зоны открытия клапанов P-A и A-T в полностью открытом положении
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр в единицах площади

Зона открытия каждого клапана при его полном открытии. Предполагается, что редукционные и предохранительные клапаны идентичны по размеру. См. описание блока для определения условий давления, при которых каждый клапан может быть полностью открыт.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра блока параметризации области проема установлено значение Linear area-pressure relationship.

`Reducing valve pressure setting` - Давление от порта A к порту T, при котором редукционный клапан начинает закрываться
`6e5 Pa` (по умолчанию) | положительный скаляр в единицах давления

Перепад давления от порта A к порту T, который должен поддерживаться композитным клапаном. Редукционный клапан закрывается пропорционально разности давлений, если ее величина должна превышать указанную здесь величину. Клапан сброса давления открывается пропорционально тому же значению, если его значение должно превышать на величину, заданную параметром Transition pressure block, необходимую для полного закрытия редукционного клапана.

Зависимости

`Valve regulation range` - Интервал перепада давления, в течение которого каждый из клапанов предназначен для работы
`1.5e5 Pa` (по умолчанию) | положительный скаляр в единицах давления

Интервал перепада давления, в течение которого каждый клапан предназначен для работы. Этот интервал охватывает те давления, в течение которых площадь отверстия изменяется между его минимальным и максимальным значениями. Указанное здесь значение относится как к редукционным, так и к предохранительным клапанам.

Зависимости

`Transition pressure` - Интервал давления между окончательным закрытием редукционного клапана и первым открытием предохранительного клапана
`2e5 Pa` (по умолчанию) | положительный скаляр в единицах давления

Перепад давления превышает перепад давления, необходимый для полного закрытия редукционного клапана, при котором сначала открывается предохранительный клапан. Чем больше переходное давление, тем больше отставание между закрытием редукционного клапана и открытием его аналога сброса давления.

Зависимости

`Valve flow discharge coefficient` - Эмпирический коэффициент, определяемый как отношение фактических и идеальных массовых расходов
`0.7` (по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Отношение фактического расхода через клапан к теоретическому значению, которое он имел бы в идеальном клапане. Этот полуэмпирический параметр измеряет расход через клапан: чем больше его значение, тем больше расход. Этот параметр см. в листе технических данных клапана, если он имеется. Указанное здесь значение совместно используется как редукционными, так и предохранительными клапанами.

`Valve leakage area` - Зона открытия клапана в максимально закрытом положении
`1e-10 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр в единицах площади

Зона открытия клапана в полностью закрытом положении, когда сохраняется только внутренняя утечка между его соответствующими отверстиями. Зона утечки одинакова в клапанах понижения давления и сброса давления. Этот параметр служит главным образом для обеспечения того, чтобы закрытие клапана не приводило к отключению частей гидравлической сети. Указанное здесь точное значение менее важно, чем его малое число больше нуля.

Зависимости

`Valve opening adjustment coefficient` - Коэффициент сглаживания для облегчения перехода в полностью открытое или полностью закрытое положение
`1` (по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Коэффициент сглаживания для облегчения перехода в полностью открытое или полностью закрытое положение клапана. Сглаживание повышает числовую надежность модели, помогая избежать числовых ошибок из-за разрывов и замедления моделирования из-за пересечения нуля. Этот параметр используется для масштабирования ширины сглаженных областей. Чем меньше значение, тем шире переход.

Зависимости

`Pressure differential vector for reducing valve` - Вектор перепадов давления для табулирования зон открытия клапана
`[6.06E5 : .06E5 : 6.24E5] Pa` (по умолчанию) | вектор положительных чисел в единицах давления

Вектор перепадов давления от порта P к порту A, при котором указывается площадь открытия клапана. Векторные элементы должны монотонно увеличиваться слева направо. Этот порядок важен при задании вектора площади открытия для параметра редукционного блока клапана.

Блок использует эти данные для построения справочной таблицы, по которой определяется перепад давления в области открытия редукционного клапана. Данные обрабатываются с помощью линейной интерполяции (в пределах табличного диапазона данных) и экстраполяции ближайшего соседа (вне диапазона).

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра блока параметризации области проема установлено значение Tabulated data - Area vs. pressure.

`Opening area vector for reducing valve` - Вектор зон открытия в заданных точках останова перепада давления
`[.9168, .69, .31, .0832] E-4 m^2` (по умолчанию) | вектор положительных чисел в единицах площади

Вектор зон открытия, соответствующих точкам останова, определенным в векторе перепада давления для параметра блока редукционного клапана. Векторные элементы должны монотонно уменьшаться слева направо (с увеличением давления). Для достижения наилучших результатов избегайте областей сплющенного откоса.

Зависимости

`Pressure differential vector for relief valve` - Вектор перепадов давления для табулирования зон открытия клапана
`[6.2, 6.26, 6.32, 6.38] E5 Pa` (по умолчанию) | вектор положительных чисел в единицах давления

Вектор перепадов давления от порта А к порту Т, при котором указывается площадь открытия клапана. Векторные элементы должны монотонно увеличиваться слева направо. Этот порядок важен при задании вектора площади открытия для параметра блока предохранительного клапана.

Зависимости

`Opening area vector for relief valve` - Вектор зон открытия в заданных точках останова перепада давления
`[.9168, .69, .31, .0832] E-4 m^2` (по умолчанию) | вектор положительных чисел в единицах площади

Вектор зон открытия, соответствующих точкам останова, определенным в векторе перепада давления для параметра блока предохранительного клапана. Векторные элементы должны монотонно уменьшаться слева направо (с увеличением давления). Для достижения наилучших результатов избегайте областей сплющенного откоса.

Зависимости

`Laminar transition specification` - Параметр, в терминах которого определяется граница между ламинарным и турбулентным режимами
`Pressure ratio` (по умолчанию) | `Reynolds number`

Параметр, в терминах которого задается граница между ламинарным и турбулентным режимами потока. Коэффициент давления параметризации по умолчанию определяется как манометрическое давление на выходе, деленное на то же самое на входе.

`Laminar flow pressure ratio` - Отношение давления, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами
`0.999` (по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Отношение давления, при котором предполагается переход потока между ламинарным и турбулентным режимами. Отношение давления определяется как манометрическое давление на выходе, деленное на то же самое на входе. Предполагается, что переход является плавным и центрирован на этом значении.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра блока спецификации ламинарного перехода установлено значение Pressure ratio.

`Critical Reynolds number` - число Рейнольдса на границе между ламинарным и турбулентным режимами потока
`12` (по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Число Рейнольдса, при котором предполагается переход потока между ламинарным и турбулентным режимами.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра блока спецификации ламинарного перехода установлено значение Reynolds number.

`Opening dynamics` - Выбор того, захватывать ли динамику открытия клапана
`Do not include valve opening dynamics` (по умолчанию) | `Include valve opening dynamics`

Выбор того, фиксировать ли динамику открытия клапана. Выбор Include valve opening dynamics вызывает постепенное открытие клапана, чтобы приблизиться к его новой установившейся зоне в течение небольшого промежутка времени. Характеристическое время для таких переходов задается в параметре блока временных констант открытия.

Установка этого параметра в качестве альтернативы Do not include valve opening dynamics эквивалентно заданию значения 0 для постоянной времени открытия. В этом случае предполагается, что площадь вскрытия мгновенно достигает своего нового стационарного значения.

Включить динамику открытия, чтобы точнее зафиксировать поведение реального клапана. Для лучшей производительности моделирования в реальном времени используйте локальный решатель или отключите динамику открытия клапана.

`Opening time constant` - Характерная шкала времени переходов открытия клапана
`0.1 s` (по умолчанию) | положительный скаляр в единицах времени

Измерение времени, затрачиваемого клапаном на переход от его текущей зоны открытия к новому установившемуся значению. Блок использует этот параметр для вычисления скорости, с которой открывается клапан, и из нее мгновенной площади открытия на следующем шаге времени.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра блока Opening dynamics установлено значение Include valve opening dynamics.

`Initial reducing valve area` - Зона открытия редукционного клапана в начале моделирования
`1e-9 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр в единицах площади

Площадь по нормали к направлению потока внутри редукционного клапана в начале моделирования. Блок использует этот параметр для вычисления начальной скорости, с которой открывается редукционный клапан, и от нее мгновенной площади открытия на следующем шаге времени.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра блока Opening dynamics установлено значение Include valve opening dynamics.

`Initial relief valve area` - Зона открытия предохранительного клапана в начале моделирования
`1e-9 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр в единицах площади

Область по нормали к направлению потока в предохранительном клапане в начале моделирования. Блок использует этот параметр для вычисления начальной скорости, с которой открывается клапан сброса давления, и от него мгновенной площади открытия на следующем шаге времени.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра блока Opening dynamics установлено значение Include valve opening dynamics.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Компенсатор давления | Редукционный клапан | Предохранительный клапан

Представлен в R2016a

Документация

Редукционный клапан 3-Way

Описание

Открытие клапана

Расход клапана

Порты

Сохранение

A - Выход клапана гидравлическая (изотермическая жидкость)

P - Вход клапана гидравлическая (изотермическая жидкость)

T - Вентиляция клапана гидравлическая (изотермическая жидкость)

Параметры

Opening area parameterization - Метод расчета площади открытия клапана Linear area-opening relationship (по умолчанию) | Tabulated data - Area vs. pressure

Maximum passage area - Зоны открытия клапанов P-A и A-T в полностью открытом положении 1e-4 m^2 (по умолчанию) | положительный скаляр в единицах площади

Зависимости

Reducing valve pressure setting - Давление от порта A к порту T, при котором редукционный клапан начинает закрываться 6e5 Pa (по умолчанию) | положительный скаляр в единицах давления

Зависимости

Зависимости

Зависимости

Valve leakage area - Зона открытия клапана в максимально закрытом положении 1e-10 m^2 (по умолчанию) | положительный скаляр в единицах площади

Зависимости

Зависимости

Зависимости

Зависимости

Зависимости

Зависимости

Laminar transition specification - Параметр, в терминах которого определяется граница между ламинарным и турбулентным режимами Pressure ratio (по умолчанию) | Reynolds number

Laminar flow pressure ratio - Отношение давления, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами 0.999 (по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Зависимости

Critical Reynolds number - число Рейнольдса на границе между ламинарным и турбулентным режимами потока 12 (по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Зависимости

Opening dynamics - Выбор того, захватывать ли динамику открытия клапана Do not include valve opening dynamics (по умолчанию) | Include valve opening dynamics

Opening time constant - Характерная шкала времени переходов открытия клапана 0.1 s (по умолчанию) | положительный скаляр в единицах времени

Зависимости

Initial reducing valve area - Зона открытия редукционного клапана в начале моделирования 1e-9 m^2 (по умолчанию) | положительный скаляр в единицах площади

Зависимости

Initial relief valve area - Зона открытия предохранительного клапана в начале моделирования 1e-9 m^2 (по умолчанию) | положительный скаляр в единицах площади

Зависимости

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Документация по жидкостям Simscape

Поддержка

`A` - Выход клапана
гидравлическая (изотермическая жидкость)

`P` - Вход клапана
гидравлическая (изотермическая жидкость)

`T` - Вентиляция клапана
гидравлическая (изотермическая жидкость)

`Opening area parameterization` - Метод расчета площади открытия клапана
`Linear area-opening relationship` (по умолчанию) | `Tabulated data - Area vs. pressure`

`Maximum passage area` - Зоны открытия клапанов P-A и A-T в полностью открытом положении
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр в единицах площади

`Valve leakage area` - Зона открытия клапана в максимально закрытом положении
`1e-10 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр в единицах площади

`Laminar transition specification` - Параметр, в терминах которого определяется граница между ламинарным и турбулентным режимами
`Pressure ratio` (по умолчанию) | `Reynolds number`

`Laminar flow pressure ratio` - Отношение давления, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами
`0.999` (по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

`Critical Reynolds number` - число Рейнольдса на границе между ламинарным и турбулентным режимами потока
`12` (по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

`Opening dynamics` - Выбор того, захватывать ли динамику открытия клапана
`Do not include valve opening dynamics` (по умолчанию) | `Include valve opening dynamics`

`Opening time constant` - Характерная шкала времени переходов открытия клапана
`0.1 s` (по умолчанию) | положительный скаляр в единицах времени

`Initial reducing valve area` - Зона открытия редукционного клапана в начале моделирования
`1e-9 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр в единицах площади

`Initial relief valve area` - Зона открытия предохранительного клапана в начале моделирования
`1e-9 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр в единицах площади

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™