Клапан для маршрутизации потока между тремя линиями
Simscape/Жидкости/Тепловая жидкость/Клапаны и Отверстия/Регулирующие Клапаны
Блок 3-Way Directional Valve моделирует поток через направленный регулирующий клапан с тремя портами (P, T и A) и двумя путями потока (линии P - A и A - T). Порты соединяются с тем, что в типовой системе является насосом (P), баком (T) и приводом одностороннего действия (A). Каждый из путей содержит отверстие переменного сечения, которая открывается пропорционально перемещению поршня управления - часто мяч, золотник или диафрагма, сопоставленная с сигналом в порту S. Этот клапан служит переключателем, с помощью которого можно разделить поток между ветвями трехстороннего соединения.
Типовой Setup клапана
Клапан непрерывно переменен, что означает, что он плавно смещается между положениями. Из них три: один нормальный и два работающих. Нормальным положением является положение, в которое клапан возвращается, когда поршень управления больше не приводится в действие. Оба отверстия обычно закрыты в этом положении. Рабочие положения являются положениями, в которые клапан перемещается, когда поршень управления приведен в действие максимально. Одно отверстие обычно закрывается в этом положении, в то время как другое полностью открыто. Точные состояния открытия отверстий зависят от перемещений открытия, заданных в диалоговом окне блока.
Рабочие положения показаны на рисунке в случае клапана по умолчанию без перемещений открытия. Один, обозначенный как I, соответствует A - T отверстию, максимально открытому, а P - A отверстию, максимально закрытому. Другой, обозначенный как II, соответствует реверсивному расположению, причем P - A отверстие максимально открыто, а A - T отверстие максимально закрыто. В точках между нормальным и рабочим положениями одно отверстие частично открыто, а другое полностью закрыто. Обратите внимание, что между портами не существует физического соединения P и T и, следовательно, ни один поток не может развиваться через них.
То, которые помещают клапан, находится в, зависит от координат поршня управления относительно P - A и A - T отверстия - длины, упомянутые здесь как открытия отверстия. Они вычисляются во время симуляции из их перемещений открытия, каждый из которых задан как параметры блоков в диалоговом окне блока, и из перемещения органа управления, заданного физическим сигналом в порту S. Для P - A отверстия:
где:
h PA является открытием отверстия P - A.
h PA0 является P A - перемещение открытия.
x - перемещение органа управления. Перемещение органа управления в нуле соответствует клапану, который находится в нормальном состоянии.
Для A - T отверстия:
где:
h AT является открытием отверстия A - T.
h AT0 является A T - перемещение открытия.
Отверстие открывается, когда его вычисленное открытие (переменная h) поднимается выше нуля. Затем он продолжает расширяться с возрастающим начальным значением. В случае отверстия P- A это происходит, когда поршень управления перемещается в положительном направлении. В случае отверстия A - T происходит, когда поршень управления перемещается в отрицательном направлении.
Каждое отверстие полностью открыто, когда значение открытия на заданном максимуме. При параметризации линейного клапана этот максимум получается из Maximum valve opening параметров блоков. Можно задать параметр Area characteristics равным Different for each flow path для определения параметра Maximum valve opening отдельно для каждого отверстия. 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. Перемещения открытия равны нулю. Когда клапан находится в нормальном положении, поршень управления полностью закрывает оба отверстия. Клапан с нулевым перекрытием полностью закрыт, когда перемещение органа управления в точности равняется нулю.
Случай II: Клапан с отрицательным перекрытием. Оба перемещений открытия положительны. Когда клапан находится в нормальном положении, поршень управления закрывает оба отверстия, но не полностью. Клапан с отрицательным перекрытием всегда, по крайней мере, частично открыт.
Случай III: Клапан с положительным перекрытием. Оба перемещений открытия отрицательные. Поршень управления полностью закрывает оба отверстия не только в нормальном положении, но и в небольшой области вокруг него. Клапан с положительным перекрытием полностью закрыт, пока поршень управления не пересечет перемещение открытия любого отверстия.
Эти открытия отверстия служат во время симуляции, чтобы вычислить массовые расходы жидкости через отверстия. 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 учитывается восстановление давления, которое 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 два Variable Area Orifice (TL) блока, соединенных, как показано на рисунке. Один сигнал управления приводит эти два блока в действие одновременно. Параметры блоков Orifice orientation установлены так, что положительный сигнал действует, чтобы открыть одно отверстие, закрывая другое. Перемещения открытия применяются к соответствующим блокам. Для получения дополнительной информации о расчетах площади открытия см. Variable Area Orifice (TL) блок.
2-Way Directional Valve (TL) | 4-Way Directional Valve (TL) | Check Valve (TL) | Variable Area Orifice (TL)
