Cartridge Valve Insert (IL)

Клапан управления потоком картриджа в изотермической гидравлической сети

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

Описание

Блок Cartridge Valve Insert (IL) моделирует клапан управления потоком картриджа в изотермической гидравлической сети. Седло клапана может быть задано как коническое или как пользовательское открытие, параметризованное аналитическими или табличными составами. Клапан открывается, когда объединенные давления в портах A и B превышают Spring preload force и давление в порту X.

Можно задать геометрию блока сиденья как коническую или пользовательскую. Эта настройка сиденья определяет подкомпоненты, которые составляют блок. В обоих строений Port A poppet to port X pilot area ratio наборов параметров коэффициент силы в базовом блоке Cartridge Valve Actuator.

Используйте блок Cartridge Valve Insert (IL), когда вы хотите, чтобы регулирование потока устанавливалось линией давления управления. Используйте блок Компенсированный Давлением 3-Way Клапан управления Потоком (IL) или Компенсированный Давлением Клапан Управления Потоком (IL) для управления потоком из-за перепада давления или блок Poppet Клапан (IL) для открытия клапана, управляемого внешним физическим сигналом.

Седло конического клапана

Вставка конического распределителя является составной из двух библиотечных блоков Isothermal Liquid:

Схема вставки конического распределителя

Настраиваемое седло клапана

Пользовательская вставка распределителя является композитом из двух библиотечных блоков Isothermal Liquid:

Пользовательская схема вставки распределителя

В пользовательском строении можно параметризовать открытие клапана аналитически или с набором данных.

Параметризация Analytical

Путем установки Orifice parameterization на Linear - area vs. control member positionплощадь открытия клапана линейно пропорциональна положению тарелки. Когда давление в порте A или B превышает Spring preload force, клапан открывается до достижения Maximum orifice area. Когда клапан полностью закрыт, небольшая Leakage area остается открытой для потока, так что в сети сохраняется численная непрерывность.

Табличная параметризация

Путем установки Orifice parameterization на Tabulated data - Area vs. control member position, вы можете поставить профиль открытия на основе площади открытия и положения поппета. Блок запрашивает между точками данных с линейной интерполяцией и использует ближайшую экстраполяцию для точек за контурами таблицы.

Путем установки Orifice parameterization на Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop, можно поставить объемную скорость потока жидкости через клапан как параметризованную таблицу положения тарелки и перепада давления клапана. Блок запрашивает между точками данных с линейной интерполяцией и использует линейную экстраполяцию для точек за контуры таблицы. Объемная скорость потока жидкости преобразуется в массовый расход жидкости путем умножения на плотность жидкости.

Динамика Открытия

Если моделируется динамика открытия, в ответ потока на смоделированное управляющее давление вводится задержка. p _{управление} становится динамическим давлением управления, _{p dyn}; в противном случае _{p управление} является установившимся давлением. Текущее изменение динамического давления управления вычисляется на основе Opening time constant, τ:

${\dot{p}}_{d y n} = \frac{p_{c o n t r o l} - p_{d y n}}{τ} .$

По умолчанию Opening dynamics задано значение Off.

Численно-сглаженная сила и открытие

Когда привод близок к полному удлинению или полному уборке, можно сохранить числовую робастность в симуляции, регулируя Smoothing factor блока. Сглаживающая функция применяется к силе привода и открытию отверстия или площади, но в основном влияет на симуляцию в крайних точках этих областей значений.

Нормированная сила вычисляется как:

$\hat{F} = \frac{F_{A} + F_{B} - F_{P r e l o a d} - F_{P i l o t}}{k x_{s t r o k e}} .$

где:

_FA - сила в порту A.
_FB - сила в порту B.
_FPreload является Spring preload force.
_FPilot - сила в порту X.

Smoothing factor, s, применяется к нормированной силе:

${\hat{F}}_{X, s m o o t h e d} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \sqrt{{\hat{F}}_{X}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}} - \frac{1}{2} \sqrt{{({\hat{F}}_{X} - 1)}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}},$

Точно так же, когда Valve seat specification установлено на Conicalнормированное расстояние открытия отверстия составляет:

$\hat{h} = \frac{h}{h_{\max}},$

где:

h - расстояние открытия макета.
_hmax - максимальное расстояние открытия макета.

Сглаженное, нормированное открытие является:

${\hat{h}}_{s m o o t h e d} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \sqrt{{\hat{h}}_{}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}} - \frac{1}{2} \sqrt{{(\hat{h} - 1)}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}} .$

Сглаженное расстояние открытия:

$h_{s m o o t h e d} = {\hat{h}}_{s m o o t h e d} h_{\max} .$

Когда Valve seat specification установлено на Customнормированная площадь клапана вычисляется как:

$\hat{A} = \frac{(A_{o r i f i c e} - A_{l e a k})}{(A_{\max} - A_{l e a k})} .$

где:

_Aorifice - открытая площадь клапана.
_Aleak является Leakage area.
_Amax является Maximum orifice area.

Сглаженная, нормированная область:

${\hat{A}}_{s m o o t h e d} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \sqrt{{\hat{A}}_{}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}} - \frac{1}{2} \sqrt{{(\hat{A} - 1)}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}} .$

Сглаженная область:

$A_{s m o o t h e d} = {\hat{A}}_{s m o o t h e d} (A_{\max} - A_{l e a k}) + A_{l e a k} .$

Порты

Сохранение

расширить все

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Порт входа или выхода жидкости.

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Порт входа или выхода жидкости.

`X` - Порт давления
изотермическая жидкость

Порт давления управления. Массовый расход жидкости через порт X отсутствует.

Параметры

расширить все

`Valve seat specification` - Геометрия седла клапана
`Conical` (по умолчанию) | `Custom`

Геометрия седла клапана. Этот параметр используется для вычисления открытой площади между тарелкой и сиденьем.

`Poppet diameter` - Диаметр органа управления клапана
`0.01 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Диаметр органа управления клапана.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve seat specification равным Conical.

`Seat cone angle` - Угол открытия сиденья
`120 deg` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Угол открытия сиденья.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve seat specification равным Conical.

`Orifice parameterization` - Метод вычисления площади постоянного отверстия
`Linear - area vs. control member position` (по умолчанию) | `Tabulated data - Area vs. control member position` | `Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop`

Открытие клапана вычисляется одним из трех способов, линейно или по табличным данным:

Linear - area vs. control member position: Площадь постоянного отверстия определяется линейным отношением к расстоянию открытия или закрытия тарелки.
Tabulated data - Area vs. control member position: Площадь открытия интерполируется из Poppet position vector и Orifice area vector на основе текущего положения поппета.
Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop. Объемная скорость потока жидкости непосредственно интерполируется из предоставленного Poppet position vector, s; Pressure drop vector, dp; и Volumetric flow rate table, q(s,dp) параметры, основанные на текущем положении поппета.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve seat specification равным Custom.

`Poppet stroke` - Максимальное расширение poppet
`5e-3 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальное расширение poppet.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve seat specification равным Custom и Orifice parameterization к Linear - area vs. control member position.

`Maximum orifice area` - Максимальная площадь поперечного сечения отверстия
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения отверстия в положении полностью открытого отверстия. Этот параметр используется в качестве верхнего предела для вычислений давления на площади во время симуляции.

Зависимости

`Poppet position vector` - Вектор положения открытия
`[0, .002, .004, .007, .017] m` (по умолчанию) | вектор 1- n байта

Вектор положений открытия отверстия для табличной параметризации площади открытия отверстия. Векторные элементы должны соответствовать один к одному элементам в параметре Orifice area vector. Элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve seat specification равным Custom и Orifice parameterization к Tabulated data - Area vs. control member position.

`Orifice area vector` - Вектор площадей открытия
`[1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, .00011438, .00034356] m^2` (по умолчанию) | вектор 1- n байта

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

Зависимости

`Poppet position vector, s` - Вектор перемещений органа управления
`[0, .002, .004, .007, .017] m` (по умолчанию) | вектор 1- n байта

Вектор перемещений органа управления для табличной параметризации объемной скорости 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 Valve seat specification равным Custom и Orifice parameterization к Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop.

`Pressure drop vector, dp` - Вектор значений перепадов давления
`[.3, .5, .7] MPa` (по умолчанию) | вектор 1- n байта

Вектор значений перепада давления для табличной параметризации объемных скоростей потока жидкости. Вектор перепада давления образует независимую ось с параметром Poppet position 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

`Volumetric flow rate table, q(s,dp)` - Массив значений объемного расхода
`[1.7e-05, 2e-05, 2.6e-05; .0035, .0045, .0053; .7, .9, 1.06; 1.96, 2.5, 3; 6, 7.7, 9.13] .* 1e-3 m^3/s` (по умолчанию) | M -by - N массив

Матрица объемных скоростей потока жидкости, основанная на независимых значениях перепада давления и расстояния хода золотника. M и N являются размерами соответствующих векторов:

M - количество элементов в параметре Poppet position vector, s.
N - количество элементов в параметре Pressure drop vector, dp.

Зависимости

`Port A poppet area` - Площадь поперечного сечения порта А
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения порта A.

`Port A poppet to port X pilot area ratio` - Отношение площади порта входа к порту управления
`0.5` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Отношение входного порта, A, к порту давления управления, X. Это значение используется для вычисления силы в порту X. Коэффициент должен быть меньше или равен 1.

`Spring preload force` - Упругая сила в положении нейтрального макета
`25 N` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Упругая сила на тарелке, когда тарелка находится в нейтральном положении. Этот параметр является порогом значением, которое, когда добавляется к давлению управления в порту X, уравновешивает открытие клапана из-за давления в портах A и B.

`Spring stiffness` - Константа жесткости
`15e3 N/m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Постоянная жесткость пружины.

`Leakage area` - Площадь зазора в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите либо:

Valve seat specification с Conical.
Valve seat specification с Custom и Orifice parameterization к Linear - Area vs. control member position.

`Discharge coefficient` - Коэффициент расхода
`0.64` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Коэффициент коррекции, который учитывает потери разряда в теоретических потоках.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите либо:

Valve seat specification с Conical.
Valve seat specification с Custom и Orifice parameterization к Linear - Area vs. control member position или Tabulated data - Area vs. control member position.

`Critical Reynolds number` - Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения
`150` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения через клапан.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите либо:

Valve seat specification с Conical.
Valve seat specification с Custom и Orifice parameterization к Linear - Area vs. control member position или Tabulated data - Area vs. control member position.

`Smoothing factor` - Численный коэффициент сглаживания
`0.01` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Непрерывный коэффициент сглаживания, который вводит слой постепенного изменения отклика потока, когда клапан находится в почти открытом или почти закрытом положении. Установите это значение ненулевым значением меньше единицы, чтобы увеличить стабильность вашей симуляции в этих режимах.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите либо:

Valve seat specification с Conical.
Valve seat specification с Custom и Orifice parameterization к Linear - Area vs. control member position.

`Valve opening time constant` - Постоянная времени клапана
`0.1 s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Константа, которая захватывает время, необходимое для достижения жидкости установившихся условий при открытии или закрытии клапана из одного положения в другое. Этот параметр влияет на смоделированную динамику открытия.

См. также

Распределитель (IL) | Отверстие (IL) | Тарельчатый клапан (IL) | Компенсированный давлением 3-Way клапан управления потоком (IL) | Клапан управления потоком с компенсацией давления (IL)

Введенный в R2020a

Документация

Cartridge Valve Insert (IL)

Описание

Седло конического клапана

Настраиваемое седло клапана

Динамика Открытия

Численно-сглаженная сила и открытие

Порты

Сохранение

A - Порт жидкости изотермическая жидкость

B - Порт жидкости изотермическая жидкость

X - Порт давления изотермическая жидкость

Параметры

Valve seat specification - Геометрия седла клапана Conical (по умолчанию) | Custom

Poppet diameter - Диаметр органа управления клапана 0.01 m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Seat cone angle - Угол открытия сиденья 120 deg (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Зависимости

Poppet stroke - Максимальное расширение poppet 5e-3 m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Maximum orifice area - Максимальная площадь поперечного сечения отверстия 1e-4 m^2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Poppet position vector - Вектор положения открытия [0, .002, .004, .007, .017] m (по умолчанию) | вектор 1- n байта

Зависимости

Orifice area vector - Вектор площадей открытия [1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, .00011438, .00034356] m^2 (по умолчанию) | вектор 1- n байта

Зависимости

Poppet position vector, s - Вектор перемещений органа управления [0, .002, .004, .007, .017] m (по умолчанию) | вектор 1- n байта

Зависимости

Pressure drop vector, dp - Вектор значений перепадов давления [.3, .5, .7] MPa (по умолчанию) | вектор 1- n байта

Зависимости

Volumetric flow rate table, q(s,dp) - Массив значений объемного расхода [1.7e-05, 2e-05, 2.6e-05; .0035, .0045, .0053; .7, .9, 1.06; 1.96, 2.5, 3; 6, 7.7, 9.13] .* 1e-3 m^3/s (по умолчанию) | M -by - N массив

Зависимости

Port A poppet area - Площадь поперечного сечения порта А 1e-4 m^2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Port A poppet to port X pilot area ratio - Отношение площади порта входа к порту управления 0.5 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Spring preload force - Упругая сила в положении нейтрального макета 25 N (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Spring stiffness - Константа жесткости 15e3 N/m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Leakage area - Площадь зазора в положении полностью закрытого отверстия 1e-10 m^2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Discharge coefficient - Коэффициент расхода 0.64 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Critical Reynolds number - Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения 150 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Smoothing factor - Численный коэффициент сглаживания 0.01 (по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Зависимости

Valve opening time constant - Постоянная времени клапана 0.1 s (по умолчанию) | положительная скалярная величина

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`X` - Порт давления
изотермическая жидкость

`Valve seat specification` - Геометрия седла клапана
`Conical` (по умолчанию) | `Custom`

`Poppet diameter` - Диаметр органа управления клапана
`0.01 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Seat cone angle` - Угол открытия сиденья
`120 deg` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Poppet stroke` - Максимальное расширение poppet
`5e-3 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum orifice area` - Максимальная площадь поперечного сечения отверстия
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Poppet position vector` - Вектор положения открытия
`[0, .002, .004, .007, .017] m` (по умолчанию) | вектор 1- n байта

`Orifice area vector` - Вектор площадей открытия
`[1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, .00011438, .00034356] m^2` (по умолчанию) | вектор 1- n байта

`Poppet position vector, s` - Вектор перемещений органа управления
`[0, .002, .004, .007, .017] m` (по умолчанию) | вектор 1- n байта

`Pressure drop vector, dp` - Вектор значений перепадов давления
`[.3, .5, .7] MPa` (по умолчанию) | вектор 1- n байта

`Volumetric flow rate table, q(s,dp)` - Массив значений объемного расхода
`[1.7e-05, 2e-05, 2.6e-05; .0035, .0045, .0053; .7, .9, 1.06; 1.96, 2.5, 3; 6, 7.7, 9.13] .* 1e-3 m^3/s` (по умолчанию) | M -by - N массив

`Port A poppet area` - Площадь поперечного сечения порта А
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Port A poppet to port X pilot area ratio` - Отношение площади порта входа к порту управления
`0.5` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Spring preload force` - Упругая сила в положении нейтрального макета
`25 N` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Spring stiffness` - Константа жесткости
`15e3 N/m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Leakage area` - Площадь зазора в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Discharge coefficient` - Коэффициент расхода
`0.64` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Critical Reynolds number` - Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения
`150` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Smoothing factor` - Численный коэффициент сглаживания
`0.01` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

`Valve opening time constant` - Постоянная времени клапана
`0.1 s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина