Челночный клапан (IL)

Одноходовой переключающий клапан в системе изотермической жидкости

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Изотермическая жидкость/Клапаны и диафрагмы/Направленные регулирующие клапаны

Описание

Блок челночного клапана (IL) моделирует односторонний клапан регулирования давления или переключающий компонент в изотермической жидкостной сети. Поток через клапан проходит от порта A или порта A1 к порту B. Когда перепад давления между A и A1, pAA1, превышает заданное пороговое давление, путь между портами A и B открыт для потока, и порт A1 закрывается. Путь полностью изменен, когда давление достигает давления, при котором A-B полностью открыт и A1-B полностью закрыт. Когда pAA1 падает ниже порогового давления, вход потока переключается на порт A1.

Уравнение массового расхода

Масса сохраняется через клапан:

${\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{} m˙A+m˙A1+m˙B=0.$

Отсутствует поток между портами A и A1.

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 - открытая область клапана между портами A и B или портами A1 и B.
Aport - площадь поперечного сечения в портах A и B.
$\overset{}{λ}$ - средняя плотность текучей среды.
Δp - разность давлений клапана. В зависимости от пути потока через клапан это либо pA - pB, pA1 - pB, либо нормализованное давление при переключении между двумя входными отверстиями, $\overset{}{p}$ ^, определенными ниже.

Критическая разность давлений Δpcrit - это разность давлений, связанная с критическим числом Рейнольдса, Recrit, и также зависит от пути потока через клапан:

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

Критическое число Рейнольдса является точкой перехода режима потока между ламинарным и турбулентным потоком.

Потеря давления описывает снижение давления в клапане из-за уменьшения площади и может изменяться, если разные пути потока клапана имеют разные 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.

На площадь открытия, Avalve, также влияет динамика открытия клапана.

Открытие параметризации

Линейная параметризация площади клапана зависит от пути потока через клапан. Динамическая область основана на нормально открытом пути между портами A и B:

$_{Авалве,} АВ \overset{=}{} p_{^} (_{Амакс} -_{Алеак})$ + Алеак.

Нормированное давление, $\overset{}{p}$ ^, равно

$\overset{}{p}^\frac{_{=}_{pAA1 -}}{{попен}_{,}_{A1Bpopen, AB −}}$ попен, A1B,

когда pAA1 находится между параметрами Давление, при котором A-B полностью закрыто и A1-B полностью открыто, и Давление, при котором A-B полностью открыто и A1-B полностью закрыто. Если pAA1 ниже давления, при котором A-B полностью закрыт и A1-B полностью открыт, $\overset{}{p}$ ^ равно 0. Если _pAA1 выше давления, при котором A-B полностью открыт и A1-B полностью закрыт, $\overset{p}{}$ ^ равно 1.

Когда вход клапана переключается с порта A на порт A1, площадь открытия клапана составляет:

$_{Avalve,} A1B_{=}_{Amax +}_{Aleak -}$ Avalve, AB.

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),

${\overset{}{}}_{} \frac{_{}_{}}{p˙dyn,AB=pcontrol−pdyn,ABτ} .$

По умолчанию для параметра Динамика открытия установлено значение Off.

Численно сглаженное давление

В крайних пределах диапазона управляющего давления можно поддерживать численную устойчивость при моделировании путем корректировки коэффициента сглаживания блока. Функция сглаживания применяется к каждому расчетному управляющему давлению, но в первую очередь влияет на моделирование в крайних пределах этого диапазона.

Коэффициент сглаживания, s, применяется к нормированному давлению, $\overset{}{p}$ ^ :

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

и сглаженное давление составляет:

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Входное отверстие к клапану.

`A1` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Входное отверстие к клапану.

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Выходное отверстие клапана.

Параметры

развернуть все

`Pressure at which A-B is fully closed and A1-B is fully open` - Пороговое давление для полностью открытого входного A1
`-0.01 MPa` (по умолчанию) | скаляр

Порог давления между портами A и A1, ниже которого полностью открыт путь потока между портами A1 и B и полностью закрыт путь потока между портами A и B.

`Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed` - Пороговое давление для полностью открытого входа A
`0.01 MPa` (по умолчанию) | скаляр

Пороговое давление между портами A и A1, при превышении которого путь потока между портами A и B полностью открыт, а путь потока между портами A1 и B полностью закрыт.

`Maximum opening area` - Максимальная площадь клапана
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Максимальная открытая площадь клапана. Это значение используется для определения нормированного давления клапана и зоны открытия клапана во время работы.

`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, A1 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.

`Opening dynamics` - Следует ли вводить задержку потока из-за открытия клапана
`Off` (по умолчанию) | `On`

Учитывать ли переходные воздействия на текучую систему из-за открытия клапана. Установка для динамики открытия значения On аппроксимирует условия открытия введением запаздывания первого порядка в отклик потока. Постоянная времени открытия также влияет на смоделированную динамику открытия.

`Opening time constant` - Постоянная время открытия 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.

Зависимости

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

См. также

Вставка патронного клапана (IL) | Контрольный клапан с пилотным управлением (IL) | Клапан компенсатора давления (IL) | Компенсированный давлению клапан контроля потока с 3 путями (IL)

Представлен в R2020a

Документация

Челночный клапан (IL)

Описание

Уравнение массового расхода

Открытие параметризации

Открывающая динамика

Численно сглаженное давление

Порты

Сохранение

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`A1` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Параметры

`Pressure at which A-B is fully closed and A1-B is fully open` - Пороговое давление для полностью открытого входного A1
`-0.01 MPa` (по умолчанию) | скаляр

`Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed` - Пороговое давление для полностью открытого входа A
`0.01 MPa` (по умолчанию) | скаляр

`Maximum opening area` - Максимальная площадь клапана
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный 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`

`Opening dynamics` - Следует ли вводить задержку потока из-за открытия клапана
`Off` (по умолчанию) | `On`

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

Зависимости

См. также

Документация по жидкостям Simscape

Поддержка

Документация

Челночный клапан (IL)

Описание

Уравнение массового расхода

Открытие параметризации

Открывающая динамика

Численно сглаженное давление

Порты

Сохранение

A - Жидкостное отверстие изотермическая жидкость

A1 - Жидкостное отверстие изотермическая жидкость

B - Жидкостное отверстие изотермическая жидкость

Параметры

Pressure at which A-B is fully closed and A1-B is fully open - Пороговое давление для полностью открытого входного A1 -0.01 MPa (по умолчанию) | скаляр

Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed - Пороговое давление для полностью открытого входа A 0.01 MPa (по умолчанию) | скаляр

Maximum opening area - Максимальная площадь клапана 1e-4 m^2 (по умолчанию) | положительный 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

Opening dynamics - Следует ли вводить задержку потока из-за открытия клапана Off (по умолчанию) | On

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

`A1` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`Pressure at which A-B is fully closed and A1-B is fully open` - Пороговое давление для полностью открытого входного A1
`-0.01 MPa` (по умолчанию) | скаляр

`Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed` - Пороговое давление для полностью открытого входа A
`0.01 MPa` (по умолчанию) | скаляр

`Maximum opening area` - Максимальная площадь клапана
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный 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`

`Opening dynamics` - Следует ли вводить задержку потока из-за открытия клапана
`Off` (по умолчанию) | `On`

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