Редукционный клапан (IL)

Редукционный клапан в изотермической системе

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

Описание

Блок редукционного клапана (IL) моделирует редукционный клапан в изотермической жидкостной сети. Клапан остается открытым, когда давление в отверстии B меньше заданного давления. Когда давление в отверстии B достигает или превышает это заданное давление, клапан закрывается. Блок функционирует на основе разности между заданным давлением и давлением в порту B. Для контроля давления на основе другого элемента в жидкостной системе см. блок клапана компенсатора давления (IL).

Контроль давления

Доступны два варианта управления клапанами:

Если для параметра Set pressure control установлено значение Controlledподключите сигнал давления к порту Ps и определите постоянный диапазон регулирования давления. Отклик клапана срабатывает, когда PB превышает Pset, заданное давление (манометр) и ниже Pmax, сумма заданного давления и заданного пользователем диапазона регулирования давления. Давление в отверстии B действует как управляющее давление (Pcontrol) для этого клапана.
Если для параметра Set pressure control установлено значение Constantоткрытие клапана непрерывно регулируется между Pset и Pmax посредством линейной или табличной параметризации. Когда Tabulated data опция выбрана, Pset и Pmax являются первым и последним параметрами вектора перепада давления соответственно.

Уравнение массового расхода

Импульс 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.

Площадь открытия Avalve определяется параметрами закрытия (для Constant только клапаны) и динамика открытия клапана.

Закрытие параметризации

Линейная параметризация площади клапана

$_{Avalve} \overset{}{=} p_{^(}_{Aleak} -_{Amax})$ + Amax,

где нормированное давление, $\overset{p}{}$ ^, равно

$\overset{}{p}^\frac{_{=}_{pcontrol -}}{_{}_{psetpmax}}$ − pset,

В крайних пределах диапазона давления клапана можно поддерживать численную устойчивость при моделировании, регулируя коэффициент сглаживания блока. При ненулевом коэффициенте сглаживания функция сглаживания применяется ко всем вычисленным давлениям клапана, но в первую очередь влияет на моделирование в крайних пределах этих диапазонов.

Если коэффициент сглаживания f равен ненулевому значению, то вместо этого к области клапана прикладывается сглаженное нормализованное давление:

${\overset{}{p}}_{^} \frac{сглаженный}{} = \frac{}{} \sqrt{{\overset{}{12}}_{}^{+} {\frac{}{12p}}^{^}} \frac{2}{} \sqrt{{+ \overset{(}{} f4)}^{} 2 {\frac{-}{}}^{12}}$ (p ^ − 1) 2 + (f4) 2.

В Tabulated data параметризация, Amax и Aleak являются первым и последним параметрами вектора площади проема соответственно. Сглаженное нормализованное давление также используется, когда коэффициент сглаживания ненулевой с линейной интерполяцией и ближайшей экстраполяцией.

Открывающая динамика

Если моделируется динамика открытия, то в реакцию потока на открытие клапана вводится запаздывание. Авалве становится динамической зоной открытия, Адын; в противном случае Avalve - это установившаяся зона открытия. Мгновенное изменение площади динамического вскрытия вычисляется на основе постоянной времени открывания (Opening time constant),

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

По умолчанию динамика открытия включена Off.

Установившаяся динамика задается той же параметризацией, что и открытие клапана, и основана на управляющем давлении, управлении. Ненулевой коэффициент сглаживания может обеспечить дополнительную численную стабильность, когда клапан находится в почти закрытом или почти открытом положении.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Точка входа или выхода на клапан.

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Точка входа или выхода на клапан.

Вход

развернуть все

`Ps` - Установить сигнал давления
физический сигнал

ПОРОГ ДАВЛЕНИЯ ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ СИГНАЛА ДЛЯ РАБОТЫ УПРАВЛЯЕМОГО КЛАПАНА.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите для параметра Set pressure control значение Controlled.

Параметры

развернуть все

`Set pressure control` - Метод работы клапана
`Constant` (по умолчанию) | `Controlled`

СПОСОБ РАБОТЫ КЛАПАНА. A Constant клапан закрывается линейно в фиксированном диапазоне регулирования давления или в соответствии с приведенными данными о давлении и площади открытия. A Controlled клапан закрывается по сигналу переменного заданного давления в порту Pset в фиксированном диапазоне регулирования давления.

`Opening parameterization` - Метод моделирования открытия или закрытия клапана
`Linear` (по умолчанию) | `Tabular data`

Способ моделирования открытия или закрытия клапана. Открытие клапана параметризуется либо линейно, что коррелирует площадь открытия с заданным диапазоном давления, либо посредством таблицы значений, которые вы предоставляете, которые коррелируют площадь открытия клапана с данными разности давлений.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите для параметра Set pressure control значение Constant.

`Set pressure (gauge)` - Манометрическое давление, за пределами которого срабатывает клапан
`0.1` МПа (по умолчанию) | положительный скаляр

Манометрическое давление, за пределами которого срабатывает клапан.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Set pressure control значение Constant и открытие параметризации для Linear.

`Pressure regulation range` - Диапазон рабочего давления клапана
`0.1` МПа (по умолчанию) | положительный скаляр

Диапазон рабочего давления клапана. Диапазон регулирования давления начинается с заданного давления (манометра), а конец диапазона является максимальным рабочим давлением клапана.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите один из следующих параметров:

Установить регулятор давления в Controlled
Установить регулятор давления в Constant и открытие параметризации для Linear

`Maximum opening area` - Площадь полностью открытого клапана
`1e-4` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь поперечного сечения клапана в его полностью открытом положении.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите один из следующих параметров:

Установить регулятор давления в Controlled
Установить регулятор давления в Constant и открытие параметризации для Linear

`Leakage area` - Площадь зазора клапана 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:

Установить регулятор давления в Controlled
Установить регулятор давления в Constant и открытие параметризации для Linear

`Pressure differential vector` - Вектор значений перепада давления для табличной параметризации
`[0.2 : 0.2 : 1.2]` MPa (по умолчанию) | вектор 1 на n

Вектор значений перепада давления для табличной параметризации зоны открытия клапана. Векторные элементы должны соответствовать элементам в векторном параметре «Площадь проема». Элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Set pressure control значение Constant и открытие параметризации для Tabulated data.

`Opening area vector` - Зоны открытия клапанов для табличной параметризации
`[1e-05, 8e-06, 6e-06, 4e-06, 2e-06, 1e-10]` 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 элементам в параметре дифференциального вектора давления. Элементы перечислены в порядке убывания и должны быть больше 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

`Cross-sectional area at ports A and B` - Зона на входе или выходе клапана
`inf` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь поперечного сечения у входных и выходных отверстий A и B. Эти площади используются в уравнении «давление-расход», которое определяет массовый расход через клапан.

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

Поправочный коэффициент, учитывающий потери при сбросе в теоретических потоках. Коэффициент нагнетания по умолчанию для клапана в Simscape™ Fluids™ равен 0,64.

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

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока через клапан.

`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` - Учет увеличения давления в расширениях площадей
`Off` (по умолчанию) | `On`

Учитывается повышение давления, когда текучая среда течет из области с меньшей площадью поперечного сечения в область с большей площадью поперечного сечения. Это увеличение давления не фиксируется, если для параметра Восстановление давления установлено значение Off.

`Opening dynamics` - Учитывать ли реакцию потока на открытие клапана
`Off` (по умолчанию) | `On`

Учитывает переходные воздействия на текучую систему из-за открытия клапана. Динамика открытия установлена в значение On аппроксимирует условия открытия введением запаздывания первого порядка в отклик потока. Постоянная времени открытия также влияет на смоделированную динамику открытия.

`Initial opening area` - Открытая область в начале моделирования
`1e-10` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Начальная площадь поперечного сечения отверстия в момент динамического открытия. Это значение используется для вычисления площади мгновенного открытия на следующем шаге времени.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Динамика открытия значение On.

`Opening time constant` - Постоянная время открытия клапана
`0.1` s (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Динамика открытия значение On.

См. также

Клапан компенсатора давления (IL) | Компенсированный давлению клапан контроля потока с 3 путями (IL) | Регулирующий клапан с компенсацией давления (IL) | Редукционный клапан 3-Way (IL)

Представлен в R2020a

Документация

Редукционный клапан (IL)

Описание

Контроль давления

Уравнение массового расхода

Закрытие параметризации

Открывающая динамика

Порты

Сохранение

A - Жидкостное отверстие изотермическая жидкость

B - Жидкостное отверстие изотермическая жидкость

Вход

Ps - Установить сигнал давления физический сигнал

Зависимости

Параметры

Set pressure control - Метод работы клапана Constant (по умолчанию) | Controlled

Opening parameterization - Метод моделирования открытия или закрытия клапана Linear (по умолчанию) | Tabular data

Зависимости

Set pressure (gauge) - Манометрическое давление, за пределами которого срабатывает клапан 0.1 МПа (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Pressure regulation range - Диапазон рабочего давления клапана 0.1 МПа (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Maximum opening area - Площадь полностью открытого клапана 1e-4 m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

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

Зависимости

Pressure differential vector - Вектор значений перепада давления для табличной параметризации [0.2 : 0.2 : 1.2] MPa (по умолчанию) | вектор 1 на n

Зависимости

Opening area vector - Зоны открытия клапанов для табличной параметризации [1e-05, 8e-06, 6e-06, 4e-06, 2e-06, 1e-10] m ^ 2 (по умолчанию) | вектор 1 на n

Зависимости

Cross-sectional area at ports A and B - Зона на входе или выходе клапана 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 - Учет увеличения давления в расширениях площадей Off (по умолчанию) | On

Opening dynamics - Учитывать ли реакцию потока на открытие клапана Off (по умолчанию) | On

Initial opening area - Открытая область в начале моделирования 1e-10 m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Opening time constant - Постоянная время открытия клапана 0.1 s (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

См. также

Документация по жидкостям Simscape

Поддержка

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`Ps` - Установить сигнал давления
физический сигнал

`Set pressure control` - Метод работы клапана
`Constant` (по умолчанию) | `Controlled`

`Opening parameterization` - Метод моделирования открытия или закрытия клапана
`Linear` (по умолчанию) | `Tabular data`

`Set pressure (gauge)` - Манометрическое давление, за пределами которого срабатывает клапан
`0.1` МПа (по умолчанию) | положительный скаляр

`Pressure regulation range` - Диапазон рабочего давления клапана
`0.1` МПа (по умолчанию) | положительный скаляр

`Maximum opening area` - Площадь полностью открытого клапана
`1e-4` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

`Pressure differential vector` - Вектор значений перепада давления для табличной параметризации
`[0.2 : 0.2 : 1.2]` MPa (по умолчанию) | вектор 1 на n

`Opening area vector` - Зоны открытия клапанов для табличной параметризации
`[1e-05, 8e-06, 6e-06, 4e-06, 2e-06, 1e-10]` m ^ 2 (по умолчанию) | вектор 1 на n

`Cross-sectional area at ports A and B` - Зона на входе или выходе клапана
`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` - Учет увеличения давления в расширениях площадей
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Opening dynamics` - Учитывать ли реакцию потока на открытие клапана
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Initial opening area` - Открытая область в начале моделирования
`1e-10` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

`Opening time constant` - Постоянная время открытия клапана
`0.1` s (по умолчанию) | положительный скаляр