Типовая гидравлическая регулируемая диафрагма
Отверстия
Блок представляет переменную диафрагму любого типа в качестве модели на основе технических данных. В зависимости от данных, перечисленных в каталогах производителя или листах технических данных для конкретного отверстия, можно выбрать одну из следующих опций параметризации модели:
By maximum area and opening - Используйте эту опцию, если в спецификации указана только максимальная площадь диафрагмы и максимальный ход элемента управления.
By area vs. opening table - Используйте эту опцию, если каталог или лист технических данных содержит таблицу площади прохода диафрагмы, основанную на смещении элемента управления. A=A(h).
By pressure-flow characteristic - Используйте эту опцию, если каталог или лист технических данных содержит двумерную таблицу характеристик «давление-поток». q=q(p,h).
В первом случае предполагается, что площадь прохода линейно зависит от смещения управляющего элемента, то есть предполагается, что отверстие закрыто в исходном положении управляющего элемента (нулевое смещение), и максимальное отверстие имеет место при максимальном смещении. Во втором случае площадь прохода определяется посредством одномерной интерполяции из таблицы. A=A(h). В обоих случаях предполагается, что небольшая площадь утечки существует даже после полного закрытия отверстия. Физически он представляет возможный зазор в закрытом клапане, но основная цель параметра состоит в поддержании числовой целостности цепи путем предотвращения изоляции части системы после полного закрытия клапана. Изолированная или «зависшая» часть системы может повлиять на вычислительную эффективность и даже вызвать сбой вычислений.
В первом и втором случаях расход вычисляется в соответствии со следующими уравнениями:
) 1/4,
pB,
x· или
Для первой параметризации открытая область (А) является кусочной функцией положения (h) управляющего элемента. Площадь насыщается при величине утечки, когда управляющий элемент находится в полностью закрытом положении (hmin). Он насыщается при своем максимальном значении, когда управляющий элемент находится в полностью открытом положении (hmax).
={Aleakh≤hminAmaxhmaxh,h>0Amax,h≥hmax
Минимальное положение элемента управления рассчитывается следующим образом:
hmaxAmaxAleak
Для второй параметризации открытая область является табличной функцией смещения управляющего элемента. Как и в случае линейной параметризации, площадь насыщается при ее значении утечки, когда управляющий элемент находится в полностью закрытом положении, и насыщается при ее максимальном значении, когда управляющий элемент находится в полностью открытом положении. Между закрытым и открытым положениями:
(h)
Таблица суммирует параметры, используемые в уравнениях.
| q | Расход |
| p | Перепад давления |
| рА, пБ | Манометрическое давление на клеммах блока |
| CD | Коэффициент расхода |
| A (h) | Мгновенная площадь прохода диафрагмы |
| Amax | Максимальная площадь диафрагмы |
| hmax | Максимальное смещение элемента управления |
| x0 | Начальное открытие |
| x | Перемещение органа управления из исходного положения |
| h | Отверстие диафрагмы |
| или | Индикатор ориентации диафрагмы. Переменная принимает значение + 1, если смещение управляющего элемента в глобальном положительном направлении открывает отверстие, и -1, если положительное движение уменьшает отверстие. |
| ρ | Плотность жидкости |
| Протекающий | Зона утечки закрытого отверстия |
| pcr | Минимальное давление для турбулентного потока |
Минимальное давление для турбулентного потока, pcr, рассчитывают в соответствии со способом спецификации ламинарного перехода:
По соотношению давлений - Переход от ламинарного к турбулентному режиму определяется следующими уравнениями:
pcr = (pavg + patm) (1 - Blam)
pavg = (pA + pB )/2
где
| pavg | Среднее давление между клеммами блока |
| patm | Атмосферное давление, 101325 Па |
| Двоичный логарифмический метод доступа | Соотношение давлений при переходе между ламинарным и турбулентным режимами (значение параметра отношения давлений ламинарного потока) |
По числу Рейнольдса - Переход от ламинарного к турбулентному режиму определяется следующими уравнениями:
Recr⋅νCD⋅DH) 2
4Aδ
где
| DH | Мгновенный гидравлический диаметр диафрагмы |
| ν | Кинематическая вязкость жидкости |
| Recr | Критическое число Рейнольдса (значение параметра Критического числа Рейнольдса) |
В третьем случае, когда отверстие определяется его характеристиками давления-потока, скорость потока определяется двумерной интерполяцией. В этом случае не принимается во внимание ни режим потока, ни скорость потока утечки, поскольку предполагается, что эти признаки вводятся через табличные данные. Характеристики давления-потока задаются тремя наборами данных: массивом отверстий диафрагмы, массивом перепадов давления поперек диафрагмы и матрицей значений расхода. Каждое значение расхода соответствует конкретной комбинации разностного отверстия и перепада давления.
Положительное направление блока - от порта A к порту B. Это означает, что расход является положительным, если он течет от A к B и перепад давления определяется как pB,. Положительный сигнал на физическом сигнальном портеS открывает или закрывает отверстие в зависимости от значения индикатора ориентации отверстия.
Инерция жидкости не учитывается.
Для диафрагм, определяемых характеристиками давления-потока (третья опция параметризации), модель явно не учитывает режим потока или скорость потока утечки, поскольку предполагается, что данные в таблице учитывают эти характеристики.
Выберите один из следующих способов задания отверстия:
By maximum area and opening - Укажите значения для максимальной площади отверстия и максимального отверстия отверстия. Площадь прохода линейно зависит от смещения управляющего элемента, то есть отверстие закрыто в исходном положении управляющего элемента (нулевое смещение), и максимальное отверстие имеет место при максимальном смещении. Это метод по умолчанию.
By area vs. opening table - Предоставить табличные данные по отверстиям и соответствующим участкам отверстий. Площадь прохода определяется одномерным табличным поиском. Можно выбрать два метода интерполяции и два метода экстраполяции.
By pressure-flow characteristic - Предоставить табличные данные по отверстиям диафрагм, перепадам давления и соответствующим расходам. Расход определяется путем двумерного поиска в таблице. Можно выбрать два метода интерполяции и два метода экстраполяции.
Укажите площадь полностью открытого отверстия. Значение параметра должно быть больше нуля. Значение по умолчанию: 5e-5 м ^ 2. Этот параметр используется, если параметризация модели имеет значение By maximum area and opening.
Укажите максимальное смещение элемента управления. Значение параметра должно быть больше нуля. Значение по умолчанию: 5e-4 m. Этот параметр используется, если параметризация модели имеет значение By maximum area and opening.
Укажите вектор входных значений отверстий диафрагмы в виде одномерного массива. Вектор входных значений должен быть строго увеличен. Значения могут быть неравномерно разнесены. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции: необходимо указать как минимум два значения для линейной интерполяции, как минимум три значения для гладкой интерполяции. Значения по умолчанию (в метрах): [-0.002 0 0.002 0.005 0.015]. Если параметризация модели имеет значение By area vs. opening table, значения табличных отверстий диафрагмы будут использоваться вместе со значениями табличной площади диафрагмы для одномерного поиска в таблице. Если параметризация модели имеет значение By pressure-flow characteristic, значения табличных отверстий отверстий будут использоваться вместе с табличными перепадами давления и табличными расходами для двумерного поиска в таблице.
Укажите вектор областей диафрагмы как одномерный массив. Вектор должен иметь тот же размер, что и вектор отверстий диафрагмы. Все значения должны быть положительными. Значения по умолчанию в м ^ 2: [1e-09 2.0352e-07 4.0736e-05 0.00011438 0.00034356]. Этот параметр используется, если параметризация модели имеет значение By area vs. opening table.
Укажите вектор перепада давления как одномерный массив. Вектор должен быть строго возрастающим. Значения могут быть неравномерно разнесены. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции: необходимо указать как минимум два значения для линейной интерполяции, как минимум три значения для гладкой интерполяции. Значения по умолчанию в Pa: [-1e+07 -5e+06 -2e+06 2e+06 5e+06 1e+07]. Этот параметр используется, если параметризация модели имеет значение By pressure-flow characteristic.
Укажите расход как mоколо-n матрица, где m - количество отверстий в диафрагме и n - количество перепадов давления. Каждое значение в матрице определяет расход, происходящий при определенной комбинации открытия отверстия и перепада давления. Размер матрицы должен соответствовать размерам, определенным входными векторами. Значения по умолчанию в м ^ 3/с :
[-1e-07 -7.0711e-08 -4.4721e-08 4.4721e-08 7.0711e-08 1e-07; -2.0352e-05 -1.4391e-05 -9.1017e-06 9.1017e-06 1.4391e-05 2.0352e-05; -0.0040736 -0.0028805 -0.0018218 0.0018218 0.0028805 0.0040736; -0.011438 -0.0080879 -0.0051152 0.0051152 0.0080879 0.011438; -0.034356 -0.024293 -0.015364 0.015364 0.024293 0.034356;]
By pressure-flow characteristic.Выберите один из следующих методов интерполяции для аппроксимации выходного значения, когда входное значение находится между двумя последовательными точками сетки:
Linear - Выберите этот параметр, чтобы получить наилучшую производительность.
Smooth - Выберите эту опцию для создания непрерывной кривой (By area vs. opening table) или поверхность (By pressure-flow characteristic) с непрерывными производными первого порядка.
Дополнительные сведения о алгоритмах интерполяции см. на страницах ссылок на блоки таблицы поиска PS (1D) и таблицы поиска PS (2D).
Выберите один из следующих методов экстраполяции для определения выходного значения, когда входное значение выходит за пределы диапазона, указанного в списке аргументов:
Linear - выберите эту опцию для создания кривой или поверхности с непрерывными производными первого порядка в области экстраполяции и на границе с областью интерполяции.
Nearest - выберите эту опцию, чтобы создать экстраполяцию, которая не превышает самую высокую точку в данных или ниже самой низкой точки в данных.
Дополнительные сведения о алгоритмах экстраполяции см. на страницах ссылок на блоки таблицы поиска PS (1D) и таблицы поиска PS (2D).
Вводится параметр, определяющий влияние движения элемента управления диафрагмой на открытие клапана. Параметр может быть установлен в одну из двух опций: Opens in positive direction или Opens in negative direction. Стоимость Opens in positive direction определяет отверстие, управляющий элемент которого открывает клапан при его смещении в глобальном положительном направлении. Этот параметр чрезвычайно полезен для создания многозаходного клапана, при этом все отверстия контролируются одним и тем же золотником. Значение по умолчанию: Opens in positive direction.
Полуэмпирический параметр для характеристики емкости диафрагмы. Его значение зависит от геометрических свойств отверстия и обычно приводится в учебниках или листах технических данных производителя. Значение по умолчанию: 0.7.
Начальное отверстие диафрагмы. Параметр может быть положительным (подстилаемое отверстие), отрицательным (перекрывающееся отверстие) или равным нулю для конфигурации с нулевым перекрытием. Величина начального отверстия не зависит от ориентации отверстия. Значение по умолчанию: 0.
Общая площадь возможных утечек в полностью закрытом отверстии. Основное назначение параметра состоит в поддержании числовой целостности цепи путем предотвращения изоляции части системы после полного закрытия клапана. Значение параметра должно быть больше 0. Значение по умолчанию: 1e-12 м ^ 2.
Выберите способ перехода блока между ламинарным и турбулентным режимами:
Pressure ratio - Переход от ламинарного режима к турбулентному является плавным и зависит от значения параметра отношения давлений ламинарного потока. Этот метод обеспечивает лучшую надежность моделирования.
Reynolds number - Предполагается, что переход от ламинарного режима к турбулентному происходит, когда число Рейнольдса достигает значения, заданного параметром критического числа Рейнольдса.
Отношение давления, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами. Значение по умолчанию: 0.999. Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра спецификации Laminar transition установлено значение Pressure ratio.
Максимальное число Рейнольдса для ламинарного потока. Значение параметра зависит от геометрического профиля отверстия. Рекомендации по значению параметра можно найти в учебниках по гидравлике. Значение по умолчанию: 12. Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра спецификации Laminar transition установлено значение Reynolds number.
Расход, определяемый как объем текучей среды в единицу времени в нулевое время. Введенное значение служит ориентиром при компиляции модели. Фактический расход может отличаться, если это необходимо для удовлетворения всех ограничений модели. Установите уровень приоритета в значение High для определения приоритета указанного значения во время сборки модели.
Изменение давления с порта A на порт B в нулевое время. Введенное значение служит ориентиром при компиляции модели. Фактический расход может отличаться, если это необходимо для удовлетворения всех ограничений модели. Установите уровень приоритета в значение High для определения приоритета указанного значения во время сборки модели.
Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:
Плотность жидкости
Кинематическая вязкость жидкости
Для задания свойств жидкости используйте блок «Гидравлическая жидкость» или блок «Пользовательская гидравлическая жидкость».
Блок имеет следующие порты:
AОтверстие гидравлической экономии, связанное с впускным отверстием диафрагмы.
BПорт гидравлической экономии, связанный с выпускным отверстием диафрагмы.
SФизический сигнальный порт для управления смещением катушки.
Расход является положительным, если текучая среда течет из порта A к порту B. Положительный сигнал на физическом сигнальном порте S открывает или закрывает отверстие в зависимости от значения параметра Ориентация отверстия.
Пример усилителя гидравлических заслонок и сопел иллюстрирует использование блока регулируемой диафрагмы в гидравлических системах.
Кольцевое отверстие | Гидравлическая диафрагма с постоянной площадью | Фиксированная диафрагма | Диафрагма с круглыми отверстиями переменной площади | Диафрагма с прорезью переменной площади | Таблица поиска PS (1D) | Таблица поиска PS (2D) | Гидравлическая диафрагма переменной площади