3-Way Directional Valve

Трехпортовый двухпозиционный регулирующий клапан

  • Библиотека:
  • Simscape/Жидкости/Гидравлика (Изотермическая )/Клапаны/Направленные Клапаны

  • 3-Way Directional Valve block

Описание

Блок 3-Way Directional Valve представляет направленный регулирующий клапан с тремя портами и двумя положениями или путями потока. Порты соединяются с тем, что в типовой модели являются гидравлическим насосом (порт P), баком для хранения (порт T) и приводом одностороннего действия (порт A). Жидкость может течь от насоса к приводу через тракт P - A и от привода к баку через тракт A - T.

Типовой Setup клапана

В строении по умолчанию одно положение клапана соответствует максимально открытому A-T пути потока и максимально закрытому P-A пути потока (положение I на рисунке). Второе положение клапана соответствует максимально открытому пути потока P-A и максимально закрытому пути потока A-T (положение II на рисунке). Поступательный золотник служит органом управления клапана и определяет положение клапана в - I, II или между ними.

Положения клапанов

Порт S физического сигнала управляет перемещением золотника. В строении по умолчанию нулевое перемещение соответствует полностью закрытому клапану между положениями I и II. Отрицательное перемещение смещает золотник в положение I клапана. Положительный сигнал перемещения смещает золотник к положению II клапана. Перемещение золотника действует косвенно путем установки положения золотника относительно каждого пути потока - длины, известной здесь как открытие отверстия. Открытие отверстия в свою очередь определяет площадь открытия соответствующего пути потока.

Открытия отверстия и смещения

Открытие отверстия пути потока частично зависит от его перемещения открытия - открытия отверстия пути потока при нулевом перемещении золотника. Блок моделирует только динамические эффекты перемещений открытия. Смещение может быть связано с изменением расстояния между портами или золотниками - толстые диски, встроенные в золотник, чтобы препятствовать потоку. Это также может быть связано с изменением толщины площадок золотника. Открытия отверстия вычисляются отдельно для каждого пути потока с точки зрения соответствующего перемещения открытия:

hPA=hPA0+x,

hAT=hAT0x,

где:

  • h PA и h AT являются отверстиями каналов потока P - A и A - T. Открытия отверстия вычисляются во время симуляции.

  • h PA0 и h AT0 являются смещениями открытия путей потока P - A и A - T. Эти перемещения открытия указаны на вкладке Valve opening offsets.

  • x перемещение золотника относительно того, что в случае смещения нуля является полностью закрытым клапаном. Перемещение золотника определяется через порт S физического сигнала.

Рисунок показывает эффекты перемещений открытия на открытиях отверстия. Plot I соответствует строению по умолчанию с обоими перемещениями открытия, равными нулю. График II соответствует клапану с обоими перемещениями открытия больше нуля и построить III к клапану с обоими перемещениями открытия меньше нуля. Эти случаи аналогичны по поведению нулевым (I), нижним (II) и перекрывающимся (III) клапанам. Схемы клапана справа показывают, как могут выглядеть смещения для A-T пути потока.

Нуль (I), положительный (II) и отрицательное (III) Перемещение открытия

Клапан с отрицательным перекрытием всегда частично открыт и позволяет некоторое течение при всех перемещениях золотника. Клапан с положительным перекрытием полностью закрыта на расширенной области значений перемещений золотника и требует более длительного перемещения золотника, чтобы открыть. Таблица суммирует смещения открытия для клапанов с нулями, подстиланием и перекрытием. Другие строения возможны - например, с одним перемещением открытия положительным, а другим отрицательным.

Закрытие клапанаПеремещения открытия
Обнуление (по умолчанию)Оба нули
UnderlappedОба положительных
ПерекрытыйОба отрицательных

Параметризации площади открытия

Настройка Model parameterization определяет вычисления, используемые для площадей открытия путей потока - или, в Pressure-flow characteristic корпус, объемные скорости потока жидкости. Вычисления основаны на параметрах отверстия или табличных данных наборах, заданных на вкладке Model Parameterization. Блок использует те же данные для обоих путей потока, если для параметра Area characteristics на вкладке Basic Parameters задано значение Identical for all flow paths и различные данные в противном случае. Параметризации модели, которые можно выбрать, включают:

  • Maximum area and opening - Укажите максимальную площадь открытия и соответствующее открытие отверстия. Площадь открытия является линейной функцией открытия отверстия,

    AAT=AAT,MaxhAT,MaxhAT+ALeak,

    где A - площадь открытия и h открытие отверстия заданного пути потока. Нижний индекс Max относится к полностью открытому отверстию и нижнему индексу Leak до полностью закрытого отверстия - только с внутренними площадями потока утечек. Рисунок показывает график линейной функции A (h).

  • Area vs. opening table - укажите площадь открытия при дискретных открытиях отверстия в качестве 1-D интерполяционной таблицы. Площадь открытия вычисляется для данного открытия отверстия путем интерполяции или экстраполяции табличных данных. Рисунок показывает концептуальный график сведенной в таблицу функции A (h).

  • Pressure-flow characteristic - Укажите объемный расход жидкости при дискретных открытиях отверстия и перепадах давления в качестве двумерной интерполяционной таблицы. Площадь открытия вычисляется для данного открытия отверстия и перепада давления путем интерполяции или экстраполяции табличных данных. Рисунок показывает концептуальный график сведенной в таблицу q функции (h, p).

Режим течения и внутренние утечки

Объемные скорости потока жидкости вычисляются аналитически в Maximum area and opening и Area vs. opening table параметризации. Вычисления основаны на дополнительных параметрах блоков, таких как коэффициент расхода потока, и учитывают эффекты режима течения - ламинарного или турбулентного. Переход режима происходит при заданном коэффициенте критического ламинарного течения или критическом числе Рейнольдса.

The Maximum area and opening и Area vs. opening table параметризации также учитывают небольшую площадь утечек, связанную с зазором золотника клапана к отверстию. Площадь утечек гарантирует, что фрагменты гидравлической сети никогда не будут изолированы, когда путь потока закрыт. Изолированные, или «подвесные», фрагменты сети влияют на вычислительную эффективность и могут привести к сбою симуляции.

Эффекты режима течения и внутренних утечек отражены в табличных данных о скорости потока жидкости, указанных непосредственно в Pressure-flow characteristic параметризация.

Структурная компонентная схема

Блок является составным компонентом с двумя блоками Variable Orifice, управляемыми одним физическим сигналом. Блочное Variable Orifice P_A представляет путь потока P-A. Блочное Variable orifice A_T представляет путь потока A-T. Физический сигнал задается через блок S Connection Port.

Параметры блоков Orifice orientation установлены так, чтобы положительный сигнал действовал, чтобы открыть Variable Orifice P_A при закрытии Variable Orifice A_T. Отрицательный сигнал имеет противоположный эффект, действуя, чтобы открыть Variable Orifice A_T при закрытии Variable Orifice P_A.

Структурная схема клапана

Предположения

  • Инерция жидкости игнорируется.

  • Нагрузки в золотнике от инерционных, пружинных и других сил игнорируются.

  • Все отверстия клапана приняты идентичными по размеру, если не указано иное.

Порты

Вход

расширить все

Входной порт физического сигнала для перемещения золотника.

Сохранение

расширить все

Гидравлический порт (изотермическая жидкость), сопоставленный с отверстием линии питания.

Гидравлический порт (изотермическая жидкость), сопоставленный с отверстием линии возврата.

Гидравлический порт (изотермическая жидкость), сопоставленный с отверстием приведения в действие.

Параметры

расширить все

Основные параметры

Выбор различных или одинаковых характеристик открытия пути потока. Выберите Different for each flow path для задания параметров пути потока или табличных данных отдельно для каждого пути потока.

Параметризация модели клапана. Опции включают:

  • By maximum area and opening - Укажите максимальную площадь открытия и отверстия. Площадь открытия изменяется линейно с перемещением золотника, заданным в порте S физического сигнала.

  • By area vs. opening table - Задайте площадь открытия пути потока при дискретных открытиях отверстия как 1-D интерполяционную таблицу. Площадь открытия вычисляется интерполяцией или экстраполяцией табличных данных.

  • By pressure-flow characteristic - Задайте объемные скорости потока жидкости пути при дискретных открытиях отверстия и перепадах давления. Скорость потока жидкости вычисляется интерполяцией или экстраполяцией табличных данных.

Метод определения значений из данных, сведенных в таблицу. The Linear способ соединяет соседние точки данных с прямой линией или сегментами поверхностей с обычно прерывистым наклоном на узлы сегментов. Сегменты поверхностей используются в двумерных интерполяционных таблицах, заданных в Pressure-flow characteristic параметризация модели.

The Smooth метод заменяет прямые сегменты на сглаженных кривых, которые имеют непрерывный уклон повсюду в табличные данные области значений. Сегменты образуют гладкую линию или поверхность, проходящую через все точки табличных данных без разрывов в производных первого порядка, характерных для Linear метод интерполяции.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Model Parameterization установлен в By area vs. opening table или Pressure-flow characteristic.

Метод вычисления значений за пределами табличных данных области значений. The Linear метод расширяет сегмент линии, проведенный между последними двумя точками данных на каждом конце области значений данных наружу с постоянным наклоном.

The Nearest способ расширяет последнюю точку данных на каждом конце области значений данных наружу как горизонтальную линию с постоянным значением.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Model Parameterization установлен в By area vs. opening table или Pressure-flow characteristic.

Отношение фактических и теоретических скоростей потока жидкости через клапан. Этот параметр зависит от геометрических свойств клапана. Значения обычно приводятся в учебниках и таблицах данных производителя.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Model Parameterization установлен в By maximum area and opening или By area vs. opening table.

Общая площадь внутренних утечек в полностью закрытом состоянии. Цель этого параметра состоит в том, чтобы поддерживать вычислительную целостность гидросистемы путем предотвращения изоляции фрагмента этой сети, когда клапан полностью закрыт.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Model Parameterization установлен в By maximum area and opening или By area vs. opening table.

Выберите параметр, на котором будет основан ламинарно-турбулентный переход. Опции включают:

  • Pressure ratio - Переходы потока между ламинарным и турбулентным при коэффициенте давления, заданном в параметре Laminar flow pressure ratio. Используйте эту опцию для наиболее плавных и численно устойчивых переходов потока.

  • Reynolds number - переход происходит при числе Рейнольдса, заданном в параметре Critical Reynolds number. Переходы потока являются более резкими и могут вызвать проблемы симуляции при почти нулевых скоростях потока жидкости.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Model Parameterization установлен в By maximum area and opening или By area vs. opening table.

Отношение давления, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами. Отношение давления является долей давления на выходе над давлением на входе.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Model Parameterization установлен в By maximum area and opening или By area vs. opening table и параметру Laminar transition specification задано значение Reynolds number.

Максимальное значение числа Рейнольдса для ламинарного течения. Этот параметр зависит от геометрического профиля отверстия. Вы можете найти рекомендации для определения значения этого параметра в учебниках гидравлики. Значение по умолчанию, 12, соответствует круглому отверстию из тонкого материала с острыми ребрами.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Model Parameterization установлен в By maximum area and opening или By area vs. opening table и параметру Laminar transition specification задано значение Reynolds number.

Model parameterization: Maximum area and opening

Открытие отверстия, при котором площадь открытия пути потока является максимальной. Максимальное открытие является тем же самым для всех путей потока, когда этот параметр доступен. Определения открытия отверстия см. в разделе Открытия отверстия и смещения.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Area characteristics установлен в Identical for all flow paths и параметру Model parameterization задано значение Maximum area and opening.

Максимальная площадь поперечного сечения пути потока. Максимальные площади открытия одинаковы для всех путей, когда этот параметр доступен. Для вычисления площади открытия см. раздел «Параметры площади открытия».

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Area characteristics установлен в Identical for all flow paths и параметру Model parameterization задано значение Maximum area and opening.

Положение золотника относительно P-A пути потока, при котором площадь открытия P-A равна параметру P-A, maximum opening area.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Area characteristics установлен в Different for each flow path и параметру Model parameterization задано значение Maximum area and opening.

Максимальная площадь поперечного сечения пути потока P-A. Максимальные площади открытия различны для каждого пути потока, когда этот параметр доступен. Для вычисления площади открытия см. раздел «Параметры площади открытия».

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Area characteristics установлен в Different for each flow path и параметру Model parameterization задано значение Maximum area and opening.

Положение золотника относительно A-T пути потока, при котором площадь открытия A-T равна параметру A-T, maximum opening area.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Area characteristics установлен в Different for each flow path и параметру Model parameterization задано значение Maximum area and opening.

Максимальная площадь поперечного сечения пути потока P-A. Максимальные площади открытия различны для каждого пути потока, когда этот параметр доступен. Для вычисления площади открытия см. раздел «Параметры площади открытия».

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Area characteristics установлен в Different for each flow path и параметру Model parameterization задано значение Maximum area and opening.

Model parameterization: Area vs. opening table

Массив открытий отверстия, используемый для создания интерполяционной таблицы 1-D площади открытия для всех путей потока. Характеристики открытия идентичны для всех путей потока, когда этот параметр доступен. Количество элементов массива определяет количество столбцов в таблице.

Массив должен увеличиться слева направо, но интервалы между значениями элемента массива не должны быть равномерными. Для Linear должно быть как минимум два элемента интерполяция и три элемента для Smooth интерполяция.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Area characteristics установлен в Identical for all flow paths и параметру Model parameterization задано значение Area vs. opening table.

Массив площадей открытия пути потока, соответствующих заданным открытиям отверстия. Количество элементов в массиве должно совпадать с количеством элементов в параметре Opening vector.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Area characteristics установлен в Identical for all flow paths и параметру Model parameterization задано значение Area vs. opening table.

Массив P-A открытий отверстия, используемых для создания интерполяционной таблицы 1-D площади открытия для P-A пути потока. Количество элементов в массиве определяет количество элементов в таблице.

Массив должен увеличиться слева направо, но интервалы между значениями элемента массива не должны быть равномерными. Для Linear должно быть как минимум два элемента интерполяция и три элемента для Smooth интерполяция.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Area characteristics установлен в Different for each flow path и параметру Model parameterization задано значение Area vs. opening table.

Массив P-A площадей открытия, соответствующих заданным P-A открытиям отверстия. Количество элементов в массиве должно совпадать с количеством элементов в параметре P-A, opening vector.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Area characteristics установлен в Different for each flow path и параметру Model parameterization задано значение Area vs. opening table.

Массив A-T открытий отверстия, используемых для создания интерполяционной таблицы 1-D площади открытия для A-T пути потока. Количество элементов в массиве определяет количество элементов в таблице.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Area characteristics установлен в Different for each flow path и параметру Model parameterization задано значение Area vs. opening table.

Массив A-T площадей открытия, соответствующих заданным A-T открытиям отверстия. Количество элементов в массиве должно совпадать с количеством элементов в параметре A-T, opening vector.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Area characteristics установлен в Different for each flow path и параметру Model parameterization задано значение Area vs. opening table.

Model parameterization: Pressure-flow characteristic

Массив открытий отверстия, используемый для создания объемной скорости потока жидкости двумерной интерполяционной таблице. Количество элементов в массиве определяет количество строк в таблице. Массив должен увеличиться слева направо, но интервалы между значениями элемента массива не должны быть равномерными. Для Linear должно быть как минимум два элемента интерполяция и три элемента для Smooth интерполяция.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Area characteristics установлен в Identical for all flow paths и параметру Model parameterization задано значение Pressure-flow characteristic.

Массив перепадов давления, используемый для создания объемной скорости потока жидкости двумерной интерполяционной таблице. Количество элементов массива определяет количество столбцов в таблице. Массив должен увеличиться слева направо, но интервалы между значениями элемента массива не должны быть равномерными. Для Linear должно быть как минимум два элемента интерполяция и три элемента для Smooth интерполяция.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Area characteristics установлен в Identical for all flow paths и параметру Model parameterization задано значение Pressure-flow characteristic.

Матрица с объемными скоростями потока жидкости, соответствующими заданным открытиям отверстия и перепадам давления. Количество строк должно совпадать с количеством элементов в параметре Opening vector, s. Количество столбцов должно совпадать с количеством элементов в параметре Pressure differential vector, dp.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Area characteristics установлен в Identical for all flow paths и параметру Model parameterization задано значение Pressure-flow characteristic.

Массив P-A открытий отверстия, используемых для создания < reservedrangesplaceholder1 > объемной скорости потока жидкости двумерные интерполяционные таблицы. Количество элементов в массиве определяет количество строк в таблице. Массив должен увеличиться слева направо, но интервалы между значениями элемента массива не должны быть равномерными. Для Linear должно быть как минимум два элемента интерполяция и три элемента для Smooth интерполяция.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Area characteristics установлен в Different for each flow path и параметру Model parameterization задано значение Pressure-flow characteristic.

Массив перепадов давления, используемый для создания объемной скорости потока жидкости двумерные интерполяционные таблицы для P-A пути потока. Количество элементов массива определяет количество столбцов в таблице.

Массив должен увеличиться слева направо, но интервалы между значениями элемента массива не должны быть равномерными. Для Linear должно быть как минимум два элемента интерполяция и три элемента для Smooth интерполяция.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Area characteristics установлен в Different for each flow path и параметру Model parameterization задано значение Pressure-flow characteristic.

Матрица с объемными скоростями потока жидкости через путь потока P-A при открытиях отверстия P-A и перепадах давления. Количество строк должно совпадать с количеством элементов в параметре P-A, opening vector, s. Количество столбцов должно совпадать с количеством элементов в параметре P-A, pressure differential vector, dp.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Area characteristics установлен в Different for each flow path и параметру Model parameterization задано значение Pressure-flow characteristic.

Массив A-T открытий отверстия, используемых для создания < reservedrangesplaceholder0 > объемной скорости потока жидкости двумерные интерполяционные таблицы. Количество элементов в массиве определяет количество строк в таблице.

Массив должен увеличиться слева направо, но интервалы между значениями элемента массива не должны быть равномерными. Для Linear должно быть как минимум два элемента интерполяция и три элемента для Smooth интерполяция.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Area characteristics установлен в Different for each flow path и параметру Model parameterization задано значение Pressure-flow characteristic.

Массив перепадов давления, используемый для создания объемной скорости потока жидкости двумерные интерполяционные таблицы для A-T пути потока. Количество элементов массива определяет количество столбцов в таблице.

Массив должен увеличиться слева направо, но интервалы между значениями элемента массива не должны быть равномерными. Для Linear должно быть как минимум два элемента интерполяция и три элемента для Smooth интерполяция.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Area characteristics установлен в Different for each flow path и параметру Model parameterization задано значение Pressure-flow characteristic.

Матрица с объемными скоростями потока жидкости через путь потока A-T при открытиях отверстия A-T и перепадах давления. Количество строк должно совпадать с количеством элементов в параметре A-T, opening vector, s. Количество столбцов должно совпадать с количеством элементов в параметре A-T, pressure differential vector, dp.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметр Area characteristics установлен в Different for each flow path и параметру Model parameterization задано значение Pressure-flow characteristic.

Смещения Открытия Клапана

Открытие отверстия пути потока P-A при нулевом перемещении золотника. Задайте положительное смещение, чтобы смоделировать клапан с отрицательным перекрытием или отрицательное смещение, чтобы смоделировать клапан с положительным перекрытием. Значение по умолчанию 0 соответствует клапану с нулевым перекрытием.

Открытие отверстия пути потока A-T при нулевом перемещении золотника. Задайте положительное смещение, чтобы смоделировать клапан с отрицательным перекрытием или отрицательное смещение, чтобы смоделировать клапан с положительным перекрытием. Значение по умолчанию 0 соответствует клапану с нулевым перекрытием.

Расширенные возможности

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

.
Введенный в R2017a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте