3-Way Directional Valve (IL)

Трехходовой клапан управления потоком в изотермической системе

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

  • 3-Way Directional Valve (IL) block

Описание

Блок 3-Way Directional Valve (IL) представляет направленный регулирующий клапан с тремя портами и двумя положениями. Для примера этот блок может обеспечить управление потоком между насосом, баком хранения и приводом.

Пример строения клапана

Управление клапаном происходит через золотник, который соединяется с физическим сигналом в порту S. В строении по умолчанию нулевое перемещение указывает на полностью закрытый клапан между положениями I и II. Отрицательное перемещение смещает золотник к положению I клапана, и положительный сигнал перемещения смещает золотник к положению II клапана.

Жидкость может протекать между портом A и портом T (рисунок I) или между портом P и портом A (рисунок II). Блок использует ту же формулировку для скорости потока жидкости и площади открытия, что и блок Отверстие (IL). Смотрите Orifice (IL) для получения дополнительной информации о расчете потока.

Положения клапанов

Параметризации площади открытия

Этот Orifice parameterization устанавливает метод вычисления площади открытия клапана. Вычисления основаны либо на параметрах отверстия, либо на сведенных в табличных данных, заданных на вкладке Model Parameterization. Блок использует одни и те же данные для обоих путей потока, если Area characteristics установлено на Identical for all flow paths; в противном случае для Different for all flow paths применяются отдельные уравнения настройка. Параметризация отверстия:

  • Linear - area vs. spool travel

    Площадь открытия является линейной функцией расстояния хода золотника, сигнала, принимаемого в порте S:

    Aorifice=(AmaxAleak)ΔS(SSmin)ε+Aleak,

    где:

    • S мин является положением органа управления, когда отверстие полностью закрыто.

    • ΔS - Поршень управления перемещение между закрытым и открытым отверстиями.

    • A max является Maximum orifice area.

    • A утечка Leakage area.

    • ε - ориентация открывания отверстия. Для пути потока P-A это 1. Для пути потока A-T это -1.

  • Tabulated data - Area vs. spool travel

    Предоставьте векторы перемещения золотника для вашей системы или для отдельных путей потока между портами P и A и портами A и T. 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 клапан находится в почти открытом или почти закрытом положении при линейной параметризации, можно сохранить числовую робастность в симуляции, скорректировав Smoothing factor блоков. Функция сглаживания применяется ко всем вычисленным областям, но в основном влияет на симуляцию в крайних точках площади клапана.

Нормированная площадь клапана вычисляется как:

A^=(AorificeAleak)(AmaxAleak).

Smoothing factor, s, применяется к нормированной области:

A^smoothed=12+12A^2+(s4)212(A^1)2+(s4)2.

Площадь сглаженного клапана:

Asmoothed=A^smoothed(AmaxAleak)+Aleak.

Структурная компонентная схема

Блок является составным из двух блоков Отверстие (IL), которые управляются одним физическим сигналом при S. Блок Orifice P-A представляет путь потока между портами P и A. Блок Orifice A-T представляет путь потока между портами A и T.

На схеме ниже положительный сигнал открывает Отверстие P-A, закрывая Отверстие A-T. Отрицательный сигнал открывает Отверстие A-T, закрывая Отверстие P-A.

Структурная схема клапана

Открытия отверстия и смещения

Начальное положение клапана определяется перемещением открытия или открытием отверстия при нулевом перемещении золотника. Смещение может быть связано с изменением расстояния между портами или участками золотника. Это также может быть связано с изменением толщины площадок золотника. Открытие отверстия определяется так же, как и для блока Orifice (IL).

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

Сохранение

расширить все

Выходная точка клапана.

Точка входа в клапан.

Точка входа в клапан.

Вход

расширить все

Перемещение органа управления в м, принимается как физический сигнал. Положительное перемещение открывает отверстие.

Параметры

расширить все

Model parameterization

Применяет равномерные или индивидуальные уравнения потока для площади постоянного отверстия клапана. Identical for all flow paths использует одну и ту же конфигурацию отверстия и золотника, скорости потока жидкости, давление и векторы площади для всех отверстий клапана. При использовании Different for each flow pathразличные смещения золотника и табличные данные назначаются отверстиям между портами P и A и портами A и T. В обоих случаях порты A, P и T имеют одинаковые площади поперечного сечения, коэффициенты расхода и числа Рейнольдса. Эта же Orifice parameterization также применяется ко всем путям потока.

Метод вычисления площади открытия клапана. В табличных параметризациях данных можно предоставить собственные данные о площади клапана и перемещении золотника для нелинейных профилей открытия клапана, или можно предоставить данные с точки зрения объемных скоростей потока жидкости, хода золотника и перепада давления на пути потока.

Начальное расстояние открытия отверстия между портами P и A. Значение по умолчанию представляет систему с нулями. Положительное, ненулевое значение представляет нижележащую, или частично открытую систему. Отрицательное, ненулевое значение представляет перекрывающуюся систему, где клапан остается закрытым в области значений перемещений органа управления.

Начальное расстояние открытия отверстия между портами A и T. Значение по умолчанию представляет систему с нулями. Положительное, ненулевое значение представляет нижележащую, или частично открытую систему. Отрицательное, ненулевое значение представляет перекрывающуюся систему, где клапан остается закрытым в области значений перемещений органа управления.

Максимальное расстояние перемещения золотника. Это значение предоставляет верхний предел вычислений, чтобы симуляции не возвращали нефизические значения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Area characteristics равным Identical for all flow paths.

Наибольшая площадь открытия при операции клапана.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Area characteristics равным Identical for all flow paths.

Максимальное расстояние перемещения золотника для отверстия между портами P и A. Это значение предоставляет верхний предел вычислений, чтобы симуляции не возвращали нефизические значения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Area characteristics равным Different for each flow path.

Площадь поперечного сечения отверстия между портами P и A в его положении полностью открытого отверстия.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Area characteristics равным Different for each flow path и Orifice parameterization к Linear - area vs. spool travel.

Максимальное расстояние перемещения золотника для отверстия между портами A и T. Это значение предоставляет верхний предел вычислений, чтобы симуляции не возвращали нефизические значения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте Area characteristics тип Different for each flow path.

Площадь поперечного сечения отверстия между портами A и T в его положении полностью открытого отверстия.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Area characteristics равным Different for each flow path и Orifice parameterization к Linear - area vs. spool travel.

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Area characteristics равным Identical for all flow paths и Orifice parameterization к Linear - area vs. spool travel.

Вектор расстояний перемещения поршня управления для табличной параметризации площади клапана. Векторные элементы должны соответствовать один к одному элементам 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 Area characteristics равным Identical for all flow paths и Orifice parameterization к Tabulated data - Area vs. spool travel.

Вектор площадей открытия для табличной параметризации площади открытия клапана. Векторные элементы должны соответствовать один к одному элементам в параметре Spool travel vector. Элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Area characteristics равным Identical for all flow paths и Opening parameterization к Tabulated data - Area vs. spool travel.

Вектор расстояний перемещения поршня управления для табличной параметризации площади клапана. Векторные элементы должны соответствовать один к одному элементам в параметре P-A 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 Area characteristics равным Different for each flow path и Orifice parameterization к Tabulated data - Area vs. spool travel.

Вектор площадей открытия для табличной параметризации площади открытия клапана. Векторные элементы должны соответствовать один к одному элементам в параметре P-A orifice spool travel vector. Элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Area characteristics равным Different for each flow path и Opening parameterization к Tabulated data - Area vs. spool travel.

Вектор расстояний перемещения поршня управления для табличной параметризации площади клапана. Векторные элементы должны соответствовать один к одному элементам в параметре A-T 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 Area characteristics равным Different for each flow path и Orifice parameterization к Tabulated data - Area vs. spool travel.

Вектор площадей открытия для табличной параметризации площади открытия клапана. Векторные элементы должны соответствовать один к одному элементам в параметре A-T orifice spool travel vector. Элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Area characteristics равным Different for each flow path и Opening parameterization к Tabulated data - Area vs. spool travel.

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 Area characteristics равным Identical for all flow paths и Orifice parameterization к Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

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 Area characteristics равным Identical for all flow paths и Orifice parameterization к Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

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

  • M - количество элементов в параметре Pressure drop vector, dp.

  • N - количество элементов в параметре Spool travel vector, s.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Area characteristics равным Identical for all flow paths и Orifice parameterization к Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

Вектор поршня управления расстояний пути для табличной параметризации объемных скоростей потока жидкости. Вектор перемещения золотника образует независимую ось с параметром P-A orifice pressure drop vector, dp для 3-D зависимого параметра P-A orifice 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 Area characteristics равным Different for each flow path и Orifice parameterization к Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

Вектор значений перепада давления для табличной параметризации объемных скоростей потока жидкости. Вектор перепада давления образует независимую ось с параметром P-A orifice spool travel vector, s для параметра 3-D dependent P-A orifice 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 Area characteristics равным Different for each flow path и Orifice parameterization к Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

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

  • M - количество элементов в параметре P-A orifice pressure drop vector, dp.

  • N - количество элементов в параметре P-A orifice spool travel vector, s.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Area characteristics равным Different for each flow path и Orifice parameterization к Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

Вектор поршня управления расстояний пути для табличной параметризации объемных скоростей потока жидкости. Вектор перемещения золотника образует независимую ось с параметром A-T orifice pressure drop vector, dp для 3-D зависимого параметра P-A orifice 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 Area characteristics равным Different for each flow path и Orifice parameterization к Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

Вектор значений перепада давления для табличной параметризации объемных скоростей потока жидкости. Вектор перепада давления образует независимую ось с параметром A-T orifice spool travel vector, s для параметра 3-D dependent A-T orifice 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 Area characteristics равным Different for each flow path и Orifice parameterization к Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

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

  • M - количество элементов в параметре A-T orifice pressure drop vector, dp.

  • N - количество элементов в параметре A-T orifice spool travel vector, s.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Area characteristics равным Different for each flow path и Orifice parameterization к Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

Общие параметры

Площадь поперечного сечения входного и выходного портов A, P и T. Эти области используются в уравнении скорость-давления, которое определяет объемную скорость потока жидкости через клапан.

Коэффициент коррекции, который учитывает потери разряда в теоретических потоках.

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения через клапан.

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.

Выберите для расчета увеличения давления, когда жидкость течет из области меньшей площади поперечного сечения в область большей площади поперечного сечения.

Примеры моделей

Введенный в R2020a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте