Ball Valve (TL)

Клапан управления потоком, приводимый в действие продольным движением мяча элемента

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Тепловая жидкость/Клапаны и Отверстия/Регулирующие Клапаны Потока

Описание

Блок Ball Valve (TL) моделирует регулирование потока с мяч клапана в тепловой гидравлической сети. Вы можете задать геометрию сиденья как с острыми краями или коническую. Перемещение мяча устанавливается физическим сигналом в порте S.

Типы седлов шарового клапана

Площадь открытия с острым концом сиденья

Когда Valve seat specification установлено на Sharp-edgedплощадь открытия клапана основана на геометрическом выражении:

$A = π r_{o} (1 - {(\frac{r_{b}}{d_{O B}})}^{2}) d_{O B} (h),$

где:

r o - радиус отверстия клапана.
r b - радиус мяча клапана.
d _OB (h) - расстояние между центром мяча и ребром отверстия. Это расстояние является функцией подъема клапана (h).

Максимальное перемещение, h _max, является :

$h_{\max} = \sqrt{\frac{2 r_{b}^{2} - r_{o}^{2} + r_{o} \sqrt{r_{o}^{2} + 4 r_{b}^{2}}}{2}} - \sqrt{r_{b}^{2} - r_{o}^{2}} .$

Схема сиденья

Площадь открытия с острым концом сиденья

Когда Valve seat specification установлено на Conicalплощадь открытия клапана основана на геометрическом выражении:

$A = π r_{b} \sin (θ) h + \frac{π}{2} \sin (\frac{θ}{2}) \sin (θ) h^{2},$

Максимальное перемещение, h _max, является:

$h_{\max} = \frac{\sqrt{r_{b}^{2} + \frac{r_{o}^{2}}{\cos (\frac{θ}{2})}} - r_{b}}{\sin (\frac{θ}{2})},$

где θ - Cone angle.

Схема сиденья

Сглаживание положения мяча

Функция сглаживания позволяет площади открытия клапана плавно изменяться между полностью закрытым и полностью открытым положениями. Функция сглаживания делает это путем удаления разрывов кривой в нулевом и максимальном положениях мяча.

Сглаживание кривой площади открытия

Функция сглаживания клапана является:

$λ = 3 {\bar{h}}_{}^{2} - 2 {\bar{h}}_{}^{3}$

Когда клапан почти закрыт, $\bar{h}$ является:

${\bar{h}}_{C} = \frac{h}{Δ h_{s m o o t h}} .$

Когда клапан почти открыт, $\bar{h}$ является:

${\bar{h}}_{O} = \frac{h - (h_{m a x} - Δ h_{s m o o t h})}{h_{m a x} - (h_{m a x} - Δ h_{s m o o t h})} .$

Δh «_гладко» является областью сглаживания клапана:

$Δ h_{s m o o t h} = f_{s m o o t h} \frac{h_{M a x}}{2}$

где f _{сглаживать} - это Smoothing factor, которое может варьироваться от 0 до 1.

Сглаженная площадь открытия клапана задается кусочно-условным выражением:

$S_{R} = {\begin{array}{l} S_{L e a k}, & h \leq 0 \\ S_{L e a k} (1 - λ_{L}) + (A + S_{L e a k}) λ_{L}, & h < Δ h_{s m o o t h} \\ A + S_{L e a k}, & h \leq h_{M a x} - Δ h_{s m o o t h} \\ (A + S_{L e a k}) (1 - λ_{R}) + (S_{L e a k} + S_{M a x}) λ_{R}, & h < h_{M a x} \\ S_{L e a k} + S_{M a x}, & h \geq h_{M a x} \end{array},$

где:

S R является площадью открытия сглаженного клапана.
S _Утечка - это Leakage area клапана.
S _Max является максимальной площадью открытия клапана:

$S_{M a x} = π r_{o}^{2}$

Баланс импульса

Перепад давления на клапане:

$p_{A} - p_{B} = \frac{\dot{m} \sqrt{{\dot{m}}^{2} + {\dot{m}}_{c r}^{2}}}{2 ρ_{A v g} C_{d}^{2} S^{2}} [1 - {(\frac{S_{R}}{S})}^{2}] P R_{L o s s},$

где:

p A является давлением в порте A.
p B - давление в порте B.
$\dot{m}$ - массовый расход жидкости.
ρ _Avg - средняя плотность жидкости.
C d является Discharge coefficient.
${\dot{m}}_{c r}$ - критический массовый расход жидкости:

${\dot{m}}_{c r} = {Re}_{c r} μ_{A v g} \sqrt{\frac{π}{4} S_{R}} .$
где:
- _Recr является Critical Reynolds number.
- _μAvg - средняя динамическая вязкость жидкости.
S является Cross-sectional area at port A and B.
PR _Loss - это отношение давления:

$P R_{L o s s} = \frac{\sqrt{1 - {(S_{R} / S)}^{2} (1 - C_{d}^{2})} - C_{d} (S_{R} / S)}{\sqrt{1 - {(S_{R} / S)}^{2} (1 - C_{d}^{2})} + C_{d} (S_{R} / S)} .$

Баланс массы

Уравнение сохранения массы в клапане

${\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{B} = 0,$

где:

${\dot{m}}_{A}$ - массовый расход жидкости в клапан через порт A.
${\dot{m}}_{B}$ - массовый расход жидкости в клапан через порт B.

Энергетический баланс

Уравнение сохранения энергии в клапане

$ϕ_{A} + ϕ_{B} = 0,$

где:

ϕ A - это расход энергии в клапан через порт A.
ϕ B - расход энергии в клапан через порт B.

Порты

A - Порт терможидкости, представляющий входное отверстие А клапана
B - Порт терможидкости, представляющий вход в клапан B
S - Входной порт физического сигнала для перемещения органа управления

Параметры

Вкладка « параметры»

Valve seat specification: Выбор геометрии седла клапана. Опции включают Sharp-edged и Conical. Настройкой по умолчанию является Sharp-edged.
Cone angle: Угол, образованный сторонами конического седла. Этот параметр активен только, когда параметр Valve seat specification активен. Значение по умолчанию 120 град.
Ball diameter: Диаметр сферического поршня управления. Значение по умолчанию 0.01 м.
Orifice diameter: Диаметр открытия клапана. Значение по умолчанию 7e-3 м.
Ball displacement offset: Поршень управления смещается от нулевого положения. Перемещение органа управления является суммой входного сигнала S и заданного смещения перемещения. Значение по умолчанию 0 м.
Leakage area: Область, через которую жидкость может течь в полностью закрытом положении клапана. Эта область учитывает утечки между входными отверстиями клапана. Значение по умолчанию 1e-12 м ^ 2.
Smoothing factor: Фрагмент кривой площади открытия для сглаживания, выраженная как дробь. Сглаживание устраняет разрывы в минимальном и максимальном положениях клапана расхода. Коэффициент сглаживания должен быть между 0 и 1. Введите значение 0 для нулевого сглаживания. Введите значение 1 для сглаживания по полной кривой. Значение по умолчанию 0.01.
Cross-sectional area at ports A and B: Площадь, нормальная к направлению потока в входных отверстиях клапана. Эта площадь принята одинаковой для всех входных отверстий. Значение по умолчанию 0.01 м ^ 2.
Characteristic longitudinal length: Расстояние, пройденное жидкостью между входными отверстиями клапана. Значение по умолчанию 0.1 м ^ 2.
Discharge coefficient: Отношение фактического массового расхода жидкости через клапан к его идеальному, или теоретическому, значению. Коэффициент расхода учитывает эффекты геометрии клапана. Значение должно быть между 0 и 1.
Critical Reynolds number: Число Рейнольдса, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами. Поток ламинарен ниже этого числа и турбулентен над ним. Значение по умолчанию 12.

Вкладка Переменные

Mass flow rate into port A: Массовый расход жидкости в компонент через порт A в начале симуляции. Значение по умолчанию 1 kg/s.

Документация

Ball Valve (TL)

Описание

Площадь открытия с острым концом сиденья

Площадь открытия с острым концом сиденья

Сглаживание положения мяча

Баланс импульса

Баланс массы

Энергетический баланс

Порты

Параметры

Вкладка « параметры»

Вкладка Переменные

Расширенные возможности

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

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Ball Valve (TL)

Описание

Площадь открытия с острым концом сиденья

Площадь открытия с острым концом сиденья

Сглаживание положения мяча

Баланс импульса

Баланс массы

Энергетический баланс

Порты

Параметры

Вкладка « параметры»

Вкладка Переменные

Расширенные возможности

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

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

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