2-Way Directional Valve (IL)

Двухходовой клапан управления потоком в изотермической системе

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Изотермическая жидкость/Клапаны и Отверстия/Регулирующие Клапаны Направления

Описание

Блок 2-Way Directional Valve (IL) моделирует двухсторонний клапан, такой как запорный клапан. Используйте этот блок, когда вам нужен элемент управления уменьшением потока, который реагирует на давления в другой части системы.

В изотермической гидросистеме двухсторонний направленный клапан обеспечивает управление потоком с помощью отверстия переменного сечения. Блок управляет потоком между портами A и B через физический сигнал в порту S, который запускает движение золотника, чтобы открыть или закрыть клапан. Для получения дополнительной информации о вычислении скорости потока жидкости через отверстие переменного сечения, смотрите Отверстие (IL).

Параметризация клапана

Открытие клапана параметризовано тремя способами:

Linear - area vs. spool travel
Площадь открытия является линейной функцией расстояния хода золотника, сигнала, принимаемого в порте S:

$A_{o r i f i c e} = \frac{(A_{\max} - A_{l e a k})}{Δ S} (S - S_{\min}) + A_{l e a k},$
где:
- A _{отверстие} является площадью открытия.
- ΔS - расстояние хода золотника.
- ΔS _max является Spool travel between closed and open orifice.
- A _Утечка - это Leakage area.
- A _max является Maximum orifice area.
Tabulated data - Area vs. spool travel
Предоставьте векторы перемещения золотника для вашей системы или для отдельных путей потока между портами A и B. Эти данные будут использоваться для вычисления зависимости между площадью открытия отверстия и расстоянием перемещения золотника. Интерполяция используется, чтобы определить площадь открытия между заданными точками данных. A _утечки и _{A max} являются первым и последним параметрами Opening area vector, соответственно.
Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop
Обеспечивают векторы перемещения золотника и перепада давления. Объемная скорость потока жидкости вычисляется на основе зависимости между скачком давления и расстоянием хода золотника. Интерполяция используется для определения скорости потока жидкости между заданными точками данных. Массовый расход жидкости является продуктом объемной скорости потока жидкости и локальной плотности.

Численно-сглаженная площадь клапана в линейной параметризации

Когда Orifice parameterization установлено на Linear - area vs. spool travel и клапан находится в почти открытом или почти закрытом положении, вы можете поддерживать числовую робастность в своей симуляции, регулируя Smoothing factor блока. Функция сглаживания применяется ко всем вычисленным областям, но в основном влияет на симуляцию в крайних точках площади клапана.

Нормированная площадь клапана вычисляется как:

$\hat{A} = \frac{(A_{o r i f i c e} - A_{l e a k})}{(A_{\max} - A_{l e a k})} .$

Smoothing factor, s, применяется к нормированной области:

${\hat{A}}_{s m o o t h e d} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \sqrt{{\hat{A}}_{}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}} - \frac{1}{2} \sqrt{{(\hat{A} - 1)}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}} .$

Площадь сглаженного клапана:

$A_{s m o o t h e d} = {\hat{A}}_{s m o o t h e d} (A_{\max} - A_{l e a k}) + A_{l e a k} .$

Порты

Сохранение

расширить все

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Входная или выходная точка клапана.

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Входная или выходная точка клапана.

Вход

расширить все

`S` - Перемещение золотника, м
физический сигнал

Перемещение золотника в м, принимается как физический сигнал. Положительное перемещение открывает клапан.

Параметры

расширить все

`Orifice parameterization` - Определяет отношение площади открытия
`Linear - area vs. spool travel` (по умолчанию) | `Tabulated data - Area vs. spool travel` | `Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop`

Метод вычисления площади потока клапана. Линейное соотношение между площадью открытия и поршня управления золотником является параметризацией по умолчанию. Кроме того, можно предоставить свои собственные данные, если отношение открытия нелинейно, либо с точки зрения площади открытия и хода золотника, либо с точки зрения объемной скорости потока жидкости, хода золотника и перепада давления на пути потока.

`Spool position at maximum orifice area` - Смещение золотника на максимальной площади
`5e-3` m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Положение золотника представителя, когда клапан полностью открыт. Значение по умолчанию представляет систему с нулями. Положительное, ненулевое значение представляет нижележащую, или частично закрытую систему. Отрицательное, ненулевое значение представляет перекрывающуюся систему, где клапан остается открытым в области значений перемещений.

`Spool travel between closed and open orifice` - Максимальный штрих золотника
`5e-3` m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Смещение золотника на максимальной площади открытия клапана.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization равным Linear - area vs. spool travel.

`Maximum orifice area` - Площадь полностью открытого клапана
`1e-4` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальная площадь клапана во время симуляции. При использовании Tabulated data - Area vs. spool travel, максимальная площадь клапана является последним элементом Orifice area vector.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization равным Linear - area vs. spool travel.

`Leakage area` - Площадь зазора клапана в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Сумма всех зазоров, когда клапан находится в положении полностью закрытого отверстия. Любая площадь, меньшая этого значения, поддерживается на заданной площади утечек. Этот параметр способствует численной устойчивости путем поддержания непрерывности в потоке.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization равным Linear - area vs. spool travel.

`Cross-sectional area at ports A and B` - Площадь клапана в портах сохранения
`inf` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения входного и выходного портов A и B. Эта область используется в уравнении скорость-давления, которое определяет объемную скорость потока жидкости через клапан.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization на:

Tabulated data - Area vs. spool travel
Linear - area vs. spool travel

`Spool travel vector` - Вектор значений расстояния открытия золотника
`[0, .002, .004, .007, .017]` m (по умолчанию) | `numerical array`

Вектор расстояний перемещения поршня управления для табличной параметризации площади открытия клапана. Положительное перемещение открывает клапан. Значения в этом векторе соответствуют единице к единице значениям в параметре Orifice area vector. Значения перечислены в порядке возрастания, и первый элемент должен быть 0. Линейная интерполяция используется между точками данных таблицы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization равным Tabulated data - Area vs. spool travel.

`Orifice area vector` - Вектор значений площади открытия клапана
`[1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, .00011438, .00034356]` m ^ 2 (по умолчанию) | вектор 1-by- n

Вектор значений площади клапана для табличной параметризации площади открытия. Значения в этом векторе соответствуют единице к единице с элементами в параметре Spool travel vector. Первый элемент этого вектора является площадью утечек, а последний - максимальной площадью клапана. Линейная интерполяция используется между точками данных таблицы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization равным Tabulated data - Area vs. spool travel.

`Spool travel vector, s` - Вектор значений открытия
`[0, .002, .004, .007, .017]` m (по умолчанию) | вектор 1-by- n

Вектор поршня управления расстояний пути для табличной параметризации объемных скоростей потока жидкости. Вектор перемещения золотника образует независимую ось с параметром Pressure drop vector, dp для 3-D зависимого параметра Volumetric flow rate table, q(s,dp). Положительное перемещение соответствует открытию клапана. Значения перечислены в порядке возрастания, и первый элемент должен быть 0. Линейная интерполяция используется между точками данных таблицы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization равным Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

`Pressure drop vector, dp` - Вектор значений перепада давления
`[.3, .5, .7]` MPa (по умолчанию) | вектор с 1 байтом n

Вектор значений перепада давления для табличной параметризации объемных скоростей потока жидкости. Вектор перепада давления образует независимую ось с параметром Spool travel vector, s для параметра 3-D dependent Volumetric flow rate table, q(s,dp). Значения перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0. Линейная интерполяция используется между точками данных таблицы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization равным Tabulated data -Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

`Volumetric flow rate table, q(s,dp)` - Массив значений объемного расхода
`[1.7e-05, 2e-05, 2.6e-05; .0035, .0045, .0053; .7, .9, 1.06; 1.96, 2.5, 3; 6, 7.7, 9.13] .* 1e-3` m ^ 3/s (по умолчанию) | числовой массив

M -by - N матрица объемных скоростей потока жидкости на основе независимых значений перепада давления и расстояния хода золотника. M и N являются размерами коррелированных векторов:

M - количество векторных элементов в параметре Pressure drop vector, dp.
N - количество векторных элементов в параметре Spool travel vector, s.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization равным Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

`Discharge coefficient` - Коэффициент расхода
`0.64` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Разрядные потери для гидравлического сооружения. Значение по умолчанию для коэффициента расхода клапана в Simscape™ Fluids™ составляет 0,64.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization на:

Tabulated data - Area vs. spool travel
Linear - area vs. spool travel

`Critical Reynolds number` - Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения
`150` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения через клапан.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization на:

Tabulated data - Area vs. spool travel
Linear - area vs. spool travel

`Smoothing factor` - Численный коэффициент сглаживания
`0.01` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Непрерывный коэффициент сглаживания, который вводит слой постепенного изменения на основе отклика потока, когда клапан находится в почти открытом и почти закрытом положениях. Чтобы увеличить стабильность вашей симуляции в этих режимах, установите этот параметр на ненулевое значение меньше единицы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization равным Linear - area vs. spool travel.

`Pressure recovery` - Учитывать ли увеличение давления при расширении площади
`On` (по умолчанию) | `Off`

Следует ли учитывать увеличение давления, когда жидкость течет из области меньшей площади поперечного сечения в область большей площади поперечного сечения.

Примеры моделей

Привод Дрель-Реам

Привод, который управляет машиной инструмента работы модуля выполнении последовательности из трех технологических операций: грубое бурение, мелкое бурение и расширение. Скорость привода управляется одним из трех компенсированных давлением клапанов управления потоком, дозирующих обратный поток из цилиндра. Выбор соответствующего регулирования потока осуществляется направленными клапанами, которые активируются модулем управления.

Система смазки

Упрощенный вариант смазочной системы, питаемой центробежным насосом. Система состоит из пяти главных модулей: Модуль Насоса, Очистите Модуль, Коллектор Теплообменника, Коллектор Сопла и Блок управления. И насос, и откачивающий модуль построены вокруг центробежного насоса. Модуль откачки собирает жидкость, вытесняемую соплами, и перекачивает ее обратно в резервуар насосного модуля. Модуль управления генерирует команды для обхода либо теплообменника, представленного в виде локального сопротивления, либо блока сопел. В реальной системе эти команды генерируются датчиками температуры, установленными в полостях смазки.

См. также

3-Way клапан (IL) | 4-Way 3-Position направленный клапан (IL) | Отверстие (IL) | Компенсированный давлением 3-Way клапан управления потоком (IL)

Введенный в R2020a

Документация

2-Way Directional Valve (IL)

Описание

Параметризация клапана

Численно-сглаженная площадь клапана в линейной параметризации

Порты

Сохранение

A - Порт жидкости изотермическая жидкость

B - Порт жидкости изотермическая жидкость

Вход

S - Перемещение золотника, м физический сигнал

Параметры

Orifice parameterization - Определяет отношение площади открытия Linear - area vs. spool travel (по умолчанию) | Tabulated data - Area vs. spool travel | Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop

Spool position at maximum orifice area - Смещение золотника на максимальной площади 5e-3 m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Spool travel between closed and open orifice - Максимальный штрих золотника 5e-3 m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Maximum orifice area - Площадь полностью открытого клапана 1e-4 m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Leakage area - Площадь зазора клапана в положении полностью закрытого отверстия 1e-10 m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Cross-sectional area at ports A and B - Площадь клапана в портах сохранения inf m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Spool travel vector - Вектор значений расстояния открытия золотника [0, .002, .004, .007, .017] m (по умолчанию) | numerical array

Зависимости

Orifice area vector - Вектор значений площади открытия клапана [1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, .00011438, .00034356] m ^ 2 (по умолчанию) | вектор 1-by- n

Зависимости

Spool travel vector, s - Вектор значений открытия [0, .002, .004, .007, .017] m (по умолчанию) | вектор 1-by- n

Зависимости

Pressure drop vector, dp - Вектор значений перепада давления [.3, .5, .7] MPa (по умолчанию) | вектор с 1 байтом n

Зависимости

Volumetric flow rate table, q(s,dp) - Массив значений объемного расхода [1.7e-05, 2e-05, 2.6e-05; .0035, .0045, .0053; .7, .9, 1.06; 1.96, 2.5, 3; 6, 7.7, 9.13] .* 1e-3 m ^ 3/s (по умолчанию) | числовой массив

Зависимости

Discharge coefficient - Коэффициент расхода 0.64 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Critical Reynolds number - Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения 150 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Smoothing factor - Численный коэффициент сглаживания 0.01 (по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Зависимости

Pressure recovery - Учитывать ли увеличение давления при расширении площади On (по умолчанию) | Off

Примеры моделей

Привод Дрель-Реам

Система смазки

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`S` - Перемещение золотника, м
физический сигнал

`Orifice parameterization` - Определяет отношение площади открытия
`Linear - area vs. spool travel` (по умолчанию) | `Tabulated data - Area vs. spool travel` | `Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop`

`Spool position at maximum orifice area` - Смещение золотника на максимальной площади
`5e-3` m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Spool travel between closed and open orifice` - Максимальный штрих золотника
`5e-3` m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum orifice area` - Площадь полностью открытого клапана
`1e-4` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Leakage area` - Площадь зазора клапана в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cross-sectional area at ports A and B` - Площадь клапана в портах сохранения
`inf` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Spool travel vector` - Вектор значений расстояния открытия золотника
`[0, .002, .004, .007, .017]` m (по умолчанию) | `numerical array`

`Orifice area vector` - Вектор значений площади открытия клапана
`[1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, .00011438, .00034356]` m ^ 2 (по умолчанию) | вектор 1-by- n

`Spool travel vector, s` - Вектор значений открытия
`[0, .002, .004, .007, .017]` m (по умолчанию) | вектор 1-by- n

`Pressure drop vector, dp` - Вектор значений перепада давления
`[.3, .5, .7]` MPa (по умолчанию) | вектор с 1 байтом n

`Volumetric flow rate table, q(s,dp)` - Массив значений объемного расхода
`[1.7e-05, 2e-05, 2.6e-05; .0035, .0045, .0053; .7, .9, 1.06; 1.96, 2.5, 3; 6, 7.7, 9.13] .* 1e-3` m ^ 3/s (по умолчанию) | числовой массив

`Discharge coefficient` - Коэффициент расхода
`0.64` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Critical Reynolds number` - Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения
`150` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Smoothing factor` - Численный коэффициент сглаживания
`0.01` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

`Pressure recovery` - Учитывать ли увеличение давления при расширении площади
`On` (по умолчанию) | `Off`