Клапан для маршрутизации потока между четырьмя линиями
Simscape/Жидкости/Тепловая жидкость/Клапаны и Отверстия/Регулирующие Клапаны
4-Way Directional Valve блок моделирует поток через направленный распределительный клапан с четырьмя портами (P, T, A, и B) и четыре пути потока (P - A, P - B, A - T, и B - T). Порты соединяются с тем, что в типовой системе является насосом (P), баком (T) и приводом двойного действия (A и B). Каждый из путей содержит отверстие переменного сечения, которая масштабируется пропорционально перемещению поршня управления - часто мяч, золотник или диафрагма, сопоставленная с сигналом в порту S. Этот клапан служит переключателем, с помощью которого можно перегородить поток между плечами четырехстороннего соединения.
Типовой Setup клапана
Клапан непрерывно изменяется. Он плавно смещается между положениями, из которых имеет три. Одно - нормальное положение - это положение, к которому клапан возвращается, когда его управляющий сигнал падает до нуля. Если смещения открытия не были заданы, отверстия клапана всегда полностью закрыты в этом положении. Два - рабочие положения - это положения, в которые клапан перемещается, когда (абсолютное значение) его управляющего сигнала повышается до максимума. Два отверстия обычно полностью закрыты, а еще два полностью открыты, когда клапан находится в рабочем положении. Обратите внимание, что действительно ли отверстие открыто и насколько оно открыто, зависят от перемещений открытия клапана.
Рабочие положения показаны на рисунке в случае клапана по умолчанию без перемещений открытия. Один, маркировал меня, соответствует P - A и B - T отверстия, являющиеся максимально открытым и P - B и A - T отверстия, максимально закрытые. Другой, маркированный II, соответствует обратной договоренности, с P - B и A - T отверстия, являющиеся максимально открытым и P - A и B - T отверстия, максимально закрытые. В точках между нормальным и рабочим положениями одно отверстие частично открыто, а другое полностью закрыто. Обратите внимание, что никакого соединения между портами A и B, ни между P и T не существует и что ни один поток не может развиваться через них.
То, которые помещают клапан, находится в, зависит от координат поршня управления относительно P - A, P - B, A - T, и B - 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 и B - отверстий T:
где:
<reservedrangesplaceholder5> PA и <reservedrangesplaceholder4> BT P - A и B - T открытия отверстия.
<reservedrangesplaceholder5> PA0 и <reservedrangesplaceholder4> BT0 P - A и B - T перемещения открытия.
x - перемещение органа управления. Обратите внимание, что перемещение органа управления в нуле соответствует клапану в его нормальном состоянии.
Для P - B и A - отверстий T:
где:
<reservedrangesplaceholder5> PB и h В P - B и A - T открытия отверстия.
<reservedrangesplaceholder5> PB0 и <reservedrangesplaceholder4> AT0 P - B и A - T перемещения открытия.
Отверстие открывается, когда его вычисленное открытие (переменная h) поднимается выше нуля. Затем он продолжает расширяться с возрастающим начальным значением. В случаях P - B и A - T отверстия, это происходит, поскольку поршень управления перемещен 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, указанной в табличных данных.
Перемещения открытия по умолчанию равны нулю, строение, которая оставляет отверстия закрытыми в положении нормального клапана. Клапан, сконфигурированный таким образом, называется обнуленным, это ссылка на тот факт, что поршень управления имеет точный размер, чтобы предотвратить поток через любое отверстие, когда оно простаивает или не действует (x = 0). Для целей этого блока перемещений открытия могут быть задуманы как естественные расстояния между площадями (неотключенного) поршня управления и отверстиями, которые они должны закрыть.
Другие строения клапана возможны. Клапан может быть подстыкован, например, или перекрыт - условия, указывающие на несоответствие между размерностями поршня управления и отверстий клапана. Клапан подстилается, если каждое его отверстие частично открыто в нормальном положении. Такой клапан позволяет слабому потоку развиваться через все пути одновременно. Клапан перекрывается, если каждое из его отверстий закрыто не только в нормальном положении, но и в небольшой области значений перемещений органа управления вокруг него.
Рисунок показывает демонстрационный клапан в трёх строениях:
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.
Таблица суммирует строения, которые может иметь клапан, и перемещения открытия, которые их характеризуют. Используйте параметры блоков на вкладке Valve opening offsets, чтобы изменить смещения при необходимости.
Направленный 4-Way клапан Строений
| Нет | Строение | Начальные открытия |
|---|---|---|
| 1 |
| Все четыре отверстия перекрываются в нейтральном положении:
|
| 2 |
| Все четыре отверстия открыты (подстилаются) в нейтральном положении:
|
| 3 |
| Отверстия
|
| 4 |
| Отверстия
|
| 5 |
| Отверстия
|
| 6 |
| Коэффициент
|
| 7 |
| Коэффициент
|
| 8 |
| Отверстия
|
| 9 |
| Коэффициент
|
| 10 |
| Коэффициент
|
| 11 |
| 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 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 четыре Variable Area Orifice (TL) блока, соединенных, как показано на рисунке. Один сигнал управления приводит в действие четыре блока одновременно. Orifice orientation параметры блоков установлены так, чтобы положительный сигнал действовал, чтобы открыться P - A и B - T отверстия, закрываясь P - B и A - T отверстия. Каждый из указанных перемещений открытия прикладывается к блоку, представляющему предполагаемое отверстие. Для получения дополнительной информации о расчетах площади открытия см. Variable Area Orifice (TL) блок.
2-Way Directional Valve (TL) | 3-Way Directional Valve (TL) | Check Valve (TL) | Variable Area Orifice (TL)
