2-Way Directional Valve (TL)

Клапан для модулирования потока между двумя узлами тепловой жидкости

  • Библиотека:
  • Simscape/Жидкости/Тепловая жидкость/Клапаны и Отверстия/Регулирующие Клапаны

  • 2-Way Directional Valve (TL) block

Описание

Блок 2-Way Directional Valve (TL) моделирует поток через направленный регулирующий клапан с двумя портами (A и B) и одним путем потока (A - B). Путь содержит отверстие с отверстием переменного сечения, которое масштабируется пропорционально перемещению поршня управления - часто мяча, золотника или диафрагмы, сопоставленной с сигналом в порту S. Клапаны этого типа служат переключателями, с помощью которых можно модулировать поток в одной линии, например, для сброса потока из бака. Модель клапана основана на блоке Variable Area Orifice (TL), и она разделяет уравнения, описанные для этого блока.

Положения клапанов

Клапан непрерывно изменяется. Он плавно смещается между положениями, из которых имеет два. Одно - нормальное положение - это положение, к которому клапан возвращается, когда его управляющий сигнал падает до нуля. Если смещение открытия не задано, A - B отверстие всегда полностью закрыто в этом положении. Другое - рабочее положение - это то, в которое клапан перемещается, когда его управляющий сигнал повышается до максимума. Отверстие обычно полностью открыто в этом положении. Обратите внимание, что действительно ли отверстие открыто и насколько оно открыто, зависят от перемещений открытия клапана.

Открытие клапана

Положение клапана зависит от координаты поршня управления относительно A - B отверстия - длины, называемой здесь открытием отверстия. Открытие отверстия вычисляется во время симуляции от перемещения открытия, заданного через параметры блоков того же имени, и от перемещения органа управления, заданного физическим сигналом в порту S:

hAB=hAB0+x,

где:

  • h AB является открытием отверстия A - B.

  • h AB0 является A B - перемещение открытия.

  • x - перемещение органа управления.

Перемещение органа управления в нуле соответствует клапану, который находится в его нормальном положении. Трещины A - B отверстия открываются, когда переменная открытия (h AB) поднимается выше нуля. Затем он продолжает расширяться с увеличением открытия отверстия - и, следовательно, с увеличением перемещения органа управления.

Отверстие полностью открыто, когда его открытие отверстия на заданном максимуме. При параметризации линейного клапана этот максимум получается из Maximum valve opening параметров блоков. В табличных параметризациях клапана максимальное открытие получается из последней точки останова в табличных данных.

Перемещения открытия

Клапан по умолчанию сконфигурирован так, чтобы он был полностью закрыт, когда перемещение органа управления равняется нулю. Такой клапан часто описывается как обнуленный. Можно, приложив смещение к поршню управления, смоделировать клапан, который подстилается (частично открыт, когда перемещение органа управления равняется нулю) или перекрывается (полностью закрыт до смещения органа управления, равного приложенному смещению). Рисунок показывает открытие отверстия как функцию от перемещения органа управления для каждого случая:

  • Дело I: Клапан с нулевым перекрытием. Перемещение открытия равняется нулю. Когда клапан находится в нормальном положении, поршень управления полностью закрывает отверстие. Клапан с нулевым перекрытием полностью закрывается, когда перемещение органа управления падает ниже нуля.

  • Случай II: Клапан с отрицательным перекрытием. Это перемещение открытия положительный. Когда клапан находится в нормальном положении, поршень управления закрывает отверстие, но не полностью. Клапан с отрицательным перекрытием частично открыт, пока перемещение органа управления не упадет ниже отрицательного значения смещения.

  • Случай III: Клапан с положительным перекрытием. Это перемещение открытия отрицательно. Поршень управления полностью закрывает отверстие не только в нормальном положении, но и в небольшой области вокруг него. Клапан с положительным перекрытием полностью закрывается, пока поршень управления не пересечет перемещение открытия, заданное для отверстия.

Характеристики открытия

Открытие отверстия служит во время симуляции, чтобы вычислить массовый расход жидкости через отверстие. Вычисление может быть прямым отображением от открытия до скорости потока жидкости или косвенным преобразованием, сначала от открытия до площади постоянного отверстия, а затем от площади постоянного отверстия до массового расхода жидкости. Расчет и необходимые для него данные зависят от настройки Valve parameterization параметров блоков:

  • Linear area-opening relationship - Вычислите площадь открытия клапана из перемещения органа управления и из него получите массовый расход жидкости через клапан. Площадь открытия принимается линейно изменяющейся с перемещением органа управления. Наклон линейной зависимости определяется из параметров Maximum valve opening и Maximum opening area блоков.

  • Tabulated data - Area vs. opening - Вычислите площадь открытия клапана из перемещения органа управления и из него получите массовый расход жидкости через клапан. Площадь открытия может изменяться нелинейно с перемещением органа управления. Взаимосвязь между ними определяется табличными данными в Valve opening vector и Opening area vector параметров блоков.

  • Tabulated data - Mass flow rate vs. opening and pressure drop - Вычислите массовый расход жидкости непосредственно из перемещения органа управления и перепада давления через клапан. Отношение между тремя переменными может быть нелинейным, и оно задается табличными данными в Valve opening vector, Pressure drop vector и Mass flow rate table параметров блоков.

Расход утечек

Основной целью уровня утечек закрытого клапана является обеспечение того, чтобы ни в коем случае фрагмент тепловой гидравлической сети не стала изолированной от остальной части модели. Такие изолированные фрагменты уменьшают числовую робастность модели и могут замедлить симуляцию или вызвать ее неудачу. Поток утечек обычно присутствует в реальных клапанах, но в модели его точное значение менее важно, чем его небольшое число, больше нуля. Уровень утечек определяется из Leakage area параметров блоков.

Падение и восстановление давления

Перепад давления в клапане вычисляется из эмпирического параметра, известного как коэффициент расхода (полученный из Discharge coefficient параметров блоков). Вычисление захватывает эффект режима течения с перепадом давления, пропорциональным массовым расходом жидкости, когда поток ламинарен, и квадрату того же самого, когда поток турбулентен. Также захватывается восстановление давления, чем в реальных клапанах, происходит между vena contrata (самое узкое отверстие клапана) и выходным отверстием, которое обычно находится на небольшом расстоянии.

Составная структура компонента

Этот блок является составным компонентом, содержащим один Variable Area Orifice (TL) блок, расположенный как показано на рисунке. Параметры блоков Orifice orientation установлены так, чтобы положительный сигнал действовал, чтобы открыть отверстие. Указанное перемещение открытия применяется к этому блоку. Для получения дополнительной информации о расчетах площади открытия см. Variable Area Orifice (TL) блок.

Порты

Вход

расширить все

Мгновенное перемещение органа управления клапана.

Сохранение

расширить все

Открытие, посредством которого поток может войти или выйти из клапана.

Открытие, посредством которого поток может войти или выйти из клапана.

Параметры

расширить все

Метод, которым можно смоделировать характеристики открытия клапана. Настройка по умолчанию предписывает линейное соотношение между площадью открытия клапана и открытием клапана. Альтернативные настройки позволяют, общее, нелинейное отношение в сведенной в табличной форме, в одном случае между площадью открытия и перемещением органа управления (открытие клапана), в другом случае между массовым расходом жидкости и открытием клапана и перепадом давления между портами.

Перемещение органа управления, при котором клапан полностью открыт, и его площадь открытия, следовательно, на максимуме. Этот параметр используется, чтобы вычислить наклон линейной зависимости, связывающую площадь открытия с перемещением органа управления (открытием клапана).

Зависимости

Этот параметр активен, когда Valve parameterization параметров блоков установлено на Linear area-opening relationship.

Площадь открытия клапана в положение полностью открытого отверстия, когда поршень управления находится в положении, заданном в maximum valve opening параметров блоков. Этот параметр используется для вычисления наклона линейной зависимости, связывающей площадь открытия с перемещением органа управления (открытием клапана).

Зависимости

Этот параметр активен, когда Valve parameterization параметров блоков установлено на Linear area-opening relationship.

Площадь открытия клапана в положении полностью закрытого отверстия, когда остается только внутренние утечки между его портами. Этот параметр служит, в основном, чтобы гарантировать, что закрытие клапана не заставляет фрагменты тепловой гидравлической сети становиться изолированными. Точное значение, заданное здесь, менее важно, чем то, что это небольшое число, больше нуля.

Зависимости

Этот параметр активен, когда Valve parameterization параметров блоков установлено на Linear area-opening relationship.

Мера величины сглаживания для применения к функции площади открытия. Этот параметр определяет ширины областей, которые будут сглаживаться, один из которых находится в положении полностью открытого отверстия, другой - в положении полностью закрытого отверстия. Сглаживание накладывает на линейную функцию площади открытия два нелинейных сегмента, по одному для каждой области сглаживания. Чем больше заданное значение, тем больше сглаживание и тем шире нелинейные сегменты.

Зависимости

Этот параметр активен, когда Valve parameterization параметров блоков установлено на Linear area-opening relationship.

Вектор перемещений органа управления, при котором можно задать - в зависимости от параметризации клапана - площадь открытия клапана или его массового расхода жидкости. Векторные элементы должны увеличиться монотонно слева направо. Этот вектор должен быть равен в размере тому, что задан в Opening area vector параметрам блоков или количеству строк в Mass flow rate table параметров блоков.

Эти данные служат, чтобы создать одностороннюю интерполяционную таблицу, по которой можно определить, по перемещение органа управления, площадь открытия клапана или двухстороннюю интерполяционную таблицу, по которой можно определить, по перемещению органа управления и перепаду давления, массового расхода жидкости клапана. Данные обрабатываются с линейной интерполяцией (в пределах табличных данных области значений) и экстраполяцией по ближайшему соседу (вне области значений данных).

Зависимости

Этот параметр активен, когда Valve parameterization параметров блоков установлено на Tabulated data - Area vs. opening.

Вектор площадей открытия, соответствующий точкам останова, заданным в Valve opening vector параметров блоков. Векторные элементы должны увеличиться монотонно слева направо (с увеличением перемещения органа управления). Этот вектор должен быть равен в размере количеству точек останова открытия клапана.

Эти данные служат, чтобы создать одностороннюю интерполяционную таблицу, по которой можно определить из перемещения органа управления площадь открытия клапана. Данные обрабатываются с линейной интерполяцией (в пределах табличных данных области значений) и экстраполяцией по ближайшему соседу (вне области значений данных).

Зависимости

Этот параметр активен, когда Valve parameterization параметров блоков установлено на Tabulated data - Area vs. opening.

Вектор перепадов давления от порта A до порта B при котором можно задать массовый расход жидкости из клапана. Векторные элементы должны увеличиться монотонно слева направо. Этот вектор должен быть равен в размере количеству столбцов в Mass flow rate table параметров блоков.

Эти данные служат, чтобы создать двухстороннюю интерполяционную таблицу, посредством которой можно определить, на основе перемещения органа управления и перепада давления, площадь открытия клапана. Данные обрабатываются с линейной интерполяцией (в пределах табличных данных области значений) и экстраполяцией по ближайшему соседу (вне области значений данных).

Зависимости

Этот параметр активен, когда Valve parameterization параметров блоков установлено на Tabulated data - Mass flow rate vs. opening and pressure drop.

Матрица массовых расходов жидкости, соответствующих точкам останова, заданным в параметрах Valve opening vector и Pressure drop vector блоков. Значение перемещения органа управления увеличивается от строки к строке от верхней части до снизу. Перепад давления увеличивается от столбца к столбцу слева направо. Массовый расход жидкости должен увеличиться монотонно в тех же направлениях (с увеличением перемещения органа управления и увеличением перепада давления).

Эти данные служат, чтобы создать двухстороннюю интерполяционную таблицу, посредством которой можно определить, на основе перемещения органа управления и перепада давления, площадь открытия клапана. Данные обрабатываются с линейной интерполяцией (в пределах табличных данных области значений) и экстраполяцией по ближайшему соседу (вне области значений данных). Убедитесь, что количество строк равно размеру Opening area vector параметров блоков и что количество столбцов равно размеру Pressure drop vector параметров блоков.

Зависимости

Этот параметр активен, когда Valve parameterization параметров блоков установлено на Tabulated data - Mass flow rate vs. opening and pressure drop.

Номинальная температура на входе, со ссылкой на абсолютный нуль, при которой можно задать табличные данные. Этот параметр используется, чтобы настроить массовый расход жидкости в соответствии с температурой, измеренной во время симуляции.

Зависимости

Этот параметр активен, когда Valve parameterization параметров блоков установлено на Tabulated data - Mass flow rate vs. opening and pressure drop.

Номинальное давление на входе с учетом нуля, при котором можно задать табличные данные. Этот параметр используется, чтобы настроить массовый расход жидкости в соответствии с давлением, измеренным во время симуляции.

Зависимости

Этот параметр активен, когда Valve parameterization параметров блоков установлено на Tabulated data - Mass flow rate vs. opening and pressure drop.

Смещение между поршнем управления и местом, в котором в положении нормального отверстия оно полностью закрывало бы отверстие. Задайте положительное смещение, чтобы смоделировать приоткрытое отверстие или отрицательное смещение, чтобы смоделировать перекрывающееся отверстие. Для получения дополнительной информации о том, как перемещения открытия влияют на вычисления блоков, смотрите описание блоков.

Площадь , перпендикулярная линии потока для каждого порта. Порты приняты равными в размере. Площадь потока, заданная здесь, должна совпадать с площадями входных отверстий тех компонентов, с которыми соединяется клапан.

Среднее расстояние, пройденное жидкостью, когда она перемещается от входного отверстия до выхода. Это расстояние используется в вычислении внутренней тепловой проводимости, которая происходит между этими двумя портами (как часть сглаженного вихря энергетической схемы, используемой в тепловой гидравлической области).

Отношение фактической скорости потока жидкости через клапан к теоретическому значению, которое это имело бы в идеальном клапане. Этот полу-эмпирический параметр измеряет поток, пропускаемый через клапан: чем больше его значение, тем больше скорость потока жидкости. Этот параметр см. в листе данных клапана, если он доступен.

Число Рейнольдса, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

.
Введенный в R2016a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте