Клапан для модулирования потока между двумя узлами тепловой жидкости
Simscape/Жидкости/Тепловая жидкость/Клапаны и Отверстия/Регулирующие Клапаны
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.
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.
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:
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.
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.
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.
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.
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.
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.
3-Way Directional Valve (TL) | 4-Way Directional Valve (TL) | Check Valve (TL) | Variable Area Orifice (TL)
