2-Way Directional Valve
Гидравлический непрерывный двухходовой направляющий клапан
Библиотека
Наклонно-направленные клапаны
Описание
Блок 2-Way Directional Valve представляет непрерывный двухсторонний направленный клапан, также называемый запорным клапаном. Это устройство управляет соединением между двумя линиями. Блок имеет два гидравлических соединения, соответствующих входному порту (A) и выходному порту (B), и одно соединение порта физического сигнала (S), которое управляет положением золотника. Блок построен на основе Variable Orifice блока, где параметр Orifice orientation установлен в Opens in positive direction. Это означает, что положительный сигнал x порт S открывает отверстие и его мгновенное открытие h определяется следующим образом:
где
h | Открытие отверстия |
x0 | Начальное открытие |
x | Перемещение органа управления из начального положения |
Поскольку блок основан на отверстии с отверстием переменного сечения, можно выбрать одну из следующих опций модели параметризации:
By maximum area and opening- Используйте эту опцию, если в таблице данных указана только максимальная площадь отверстия и максимальный штрих поршня управления.By area vs. opening table- Используйте эту опцию, если в каталоге или табличных данных представлена таблица площади канала отверстия, основанная на перемещении органа управленияA=A(h).By pressure-flow characteristic- Используйте эту опцию, если в каталоге или табличных данных представлена двумерная таблица характеристик скорость-давленияq=q(p,h).
В первом случае площадь канала принята линейно зависимой от перемещения органа управления, то есть отверстие принято закрытым при исходном положении поршня управления (нулевое перемещение), а максимальное открытие происходит при максимальном перемещении. Во втором случае площадь прохода определяется одномерной интерполяцией из таблицы A=A(h). Скорость потока жидкости определяется аналитически, что дополнительно требует данных, таких как коэффициент расхода, критическое число Рейнольдса и плотность и вязкость жидкости. Расчет учитывает режимы ламинарного и турбулентного течения путем мониторинга числа Рейнольдса и сравнения его значения с критическим числом Рейнольдса. Для получения дополнительной информации см. Variable Orifice страницы с описанием блоков. В обоих случаях небольшая площадь утечек считается существующей даже после того, как отверстие полностью закрыто. Физически он представляет собой возможный зазор в закрытом клапане, но основной целью параметра является поддержание вычислительной целостности контура путем предотвращения изоляции фрагмента системы после того, как клапан полностью закрыт. Изолированная или «висящая» часть системы может повлиять на вычислительную эффективность и даже привести к сбою симуляции.
В третьем случае, когда отверстие задано характеристиками скорость-давления, скорость потока жидкости определяется двумерной интерполяцией. В этом случае не учитываются ни режим течения, ни уровня утечек, поскольку эти функции учитываются табличными данными. Характеристики скорость-давления заданы тремя наборами данных: массив открытий отверстия, массив перепадов давления через отверстие и матрица значений скорости потока жидкости. Каждое значение скорости потока жидкости соответствует определенной комбинации открытия и перепада давления. Другими словами, характеристики должны быть представлены в виде декартова mesh, то есть значения функций должны быть заданы в вершинах прямоугольного массива. Массивы аргументов (открытия и перепады давления) должны быть строго увеличены. Вершины могут быть неоднородно разнесены. У вас есть выбор из трех методов интерполяции и двух методов экстраполяции.
Блок имеет положительное направление от порта А до порта B. Это означает, что скорость потока жидкости положительная, если она течет от A до B, и перепад давления определяется как . Положительный сигнал на порте физического сигнала S открывает клапан.
Основные допущения и ограничения
Инерция жидкости не учитывается.
Загрузки на золотник, такие как инерция, пружина, гидравлические силы и так далее, не учитываются.
Параметры
- Model parameterization
Выберите один из следующих методов определения клапана:
By maximum area and opening- Обеспечить значения максимальной площади канала клапана и максимального открытия клапана. Площадь канала линейно зависит от перемещения органа управления, то есть клапан закрывается при исходном положении поршня управления (нулевое перемещение), и максимальное открытие происходит при максимальном перемещении. Это метод по умолчанию.By area vs. opening table- Предоставить табличные данные по открытиям клапана и соответствующим участкам канала клапана. Площадь прохода определяется одномерным поиском таблицы. У вас есть выбор из двух методов интерполяции и двух методов экстраполяции.By pressure-flow characteristic- Предоставить табличные данные об открытиях клапана, перепадах давления и соответствующих расходах. Скорость потока жидкости определяется двумерным поиском по таблице. У вас есть выбор из двух методов интерполяции и двух методов экстраполяции.
- Valve passage maximum area
Укажите площадь полностью открытого клапана. Значение значения параметров должно быть больше нуля. Значение по умолчанию
5e-5м ^ 2. Этот параметр используется, если Model parameterization установленона By maximum area and opening.- Valve maximum opening
Задайте максимальное перемещение поршня управления. Значение значения параметров должно быть больше нуля. Значение по умолчанию
5e-3m. Этот параметр используется, если для Model parameterization задано значениеBy maximum area and opening.- Tabulated valve openings
Задайте вектор значений входа для открытий клапана как одномерный массив. Вектор входных значений должен быть строго увеличен. Значения могут быть неоднородно разнесены. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции: необходимо задать как минимум два значения для линейной интерполяции, как минимум три значения для сплайна-интерполяции. Значения по умолчанию, в метрах
[-0.002 0 0.002 0.005 0.015]. Если для Model parameterization задано значениеBy area vs. opening tableзначения Tabulated valve openings будут использоваться вместе с Tabulated valve passage area значениями для одномерного поиска в таблице. Если для Model parameterization задано значениеBy pressure-flow characteristicзначения Tabulated valve openings будут использоваться вместе с Tabulated pressure differentials и Tabulated flow rates для двумерного поиска таблицы.- Tabulated valve passage area
Задайте вектор значений выхода для площади канала клапана как одномерный массив. Вектор площади канала клапана должен быть того же размера, что и вектор открытий клапана. Все значения должны быть положительными. Значения по умолчанию в m ^ 2
[1e-09 2.0352e-07 4.0736e-05 0.00011438 0.00034356]. Этот параметр используется, если Model parameterization установлено наBy area vs. opening table.- Tabulated pressure differentials
Задайте вектор значений входа для перепадов давления как одномерный массив. Вектор должен быть строго увеличен. Значения могут быть неоднородно разнесены. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции: необходимо задать как минимум два значения для линейной интерполяции, как минимум три значения для сплайна-интерполяции. Значения по умолчанию в Pa
[-1e+07 -5e+06 -2e+06 2e+06 5e+06 1e+07]. Этот параметр используется, если Model parameterization установлено наBy pressure-flow characteristic.- Tabulated flow rates
Задайте скорости потока жидкости как
m-by-nматрица, гдеmколичество открытий иnклапанаколичество перепадов давления. Каждое значение в матрице определяет скорость потока жидкости, происходящей при определенной комбинации открытия клапана и перепада давления. Размер матрицы должен совпадать с размерами исходных векторов. Значения по умолчанию в м ^ 3/с :Этот параметр используется, если Model parameterization установлено на[-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.- Interpolation method
Выберите один из следующих методов интерполяции для аппроксимации выхода значения, когда вход значение находится между двумя последовательными сеточными точками:
Linear- Выберите эту опцию, чтобы получить лучшую эффективность.Smooth- Выберите эту опцию, чтобы создать непрерывную кривую (By area vs. opening table) или поверхность (By pressure-flow characteristic) с непрерывными производными первого порядка.
Для получения дополнительной информации об алгоритмах интерполяции смотрите страницы PS Lookup Table (1D) и PS Lookup Table (2D) блочных ссылок.
- Extrapolation method
Выберите один из следующих методов экстраполяции для определения значения выхода, когда значение входа находится вне диапазона, заданного в списке аргументов:
Linear- Выберите эту опцию, чтобы создать кривую или поверхность с непрерывными производными первого порядка в области экстраполяции и на контуре с областью интерполяции.Nearest- Выберите эту опцию, чтобы создать экстраполяцию, которая не идет выше высшей точки в данных или ниже самой нижней точки в данных.
Для получения дополнительной информации об алгоритмах экстраполяции смотрите страницы PS Lookup Table (1D) и PS Lookup Table (2D) блочных ссылок.
- Flow discharge coefficient
Полу-эмпирический параметр для характеристики емкости клапана. Его значение зависит от геометрических свойств клапана и обычно приводится в учебниках или таблицах данных производителя. Значение по умолчанию
0.7.- Initial opening
Начальное открытие отверстий. Параметр может быть положительным (приоткрытое отверстие), отрицательным (перекрывающееся отверстие) или равным нулю для установки нулевого перекрытия. Значение по умолчанию
0.- Laminar transition specification
Выберите для блока режим перехода между ламинарным и турбулентным течениями:
Pressure ratio- Переход от ламинарного к турбулентному режиму плавен и зависит от значения параметра Laminar flow pressure ratio. Этот метод обеспечивает лучшую сходимость моделирования.Reynolds number- переход от ламинарного к турбулентному режиму происходит, когда число Рейнольдса достигает значения, заданного параметром Critical Reynolds number.
- Laminar flow pressure ratio
Отношение давления, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами. Значение по умолчанию
0.999. Этот параметр видим, только если параметр Laminar transition specification установлен вPressure ratio.- Critical Reynolds number
Максимальное значение числа Рейнольдса для ламинарного течения. Значение параметра зависит от геометрического профиля отверстия. Вы можете найти рекомендации для определения значения этого параметра в учебниках гидравлики. Значение по умолчанию
12, что соответствует круглому отверстию из тонкого материала с острыми ребрами. Этот параметр видим, только если параметр Laminar transition specification установлен вReynolds number.- Leakage area
Общая площадь возможных утечек в полностью закрытом клапане. Основной целью параметра является поддержание вычислительной целостности цепи путем предотвращения изоляции фрагмента системы после полного закрытия клапана. Значение значения параметров должно быть больше 0. Значение по умолчанию
1e-12м ^ 2.
Глобальные параметры
Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:
Fluid density
Fluid kinematic viscosity
Используйте блок Hydraulic Fluid или блок Custom Hydraulic Fluid, чтобы задать свойства жидкости.
Порты
Блок имеет следующие порты:
AГидравлический порт сопоставлен с входным отверстием клапана.
BГидравлический порт сопоставлен с выходным отверстием клапана.
SПорт физического сигнала для управления перемещением золотника.
Примеры
В примере привода с обратной связью с 2-Way Valve 2-Way Directional Valve блок используется для управления положением гидроцилиндра двойного действия. В начале симуляции клапан открыт на 0,42 мм, чтобы сделать начальное положение контура максимально близким к его нейтральному положению.