Check Valve
Гидравлический клапан, который позволяет поток только в одном направлении
Библиотека
Наклонно-направленные клапаны
Описание
Блок Check Valve представляет гидравлический запорный клапан как модель , основанная на таблице данных. Цель запорного клапана - разрешить поток в одном направлении и заблокировать его в противоположном направлении. Следующий рисунок показывает типовую зависимость между площадью канала клапана A и перепад давления на клапане .
Клапан остается закрытым, а перепад давления на клапане ниже давления открытия клапана. Когда давления открытия достигаются, орган управления клапана (золотник, мяч, тарелка и т.д.) вытесняется со своего седла, создавая таким образом канал между входным и выходным отверстиями. Если скорость потока жидкости достаточно высока, и давление продолжает расти, площадь дополнительно увеличивается, пока поршень управления не достигнет своего максимума. В этот момент площадь канала клапана на максимуме. Максимальная площадь клапана и давление открытия и максимальные давления обычно указаны в каталогах и являются тремя ключевыми параметрами блока.
В дополнение к максимальной площади, площадь утечек также требуется для характеристики клапана. Основной целью параметра является не учет возможных утечек, хотя это также важно, а поддержание вычислительной целостности цепи путем предотвращения изоляции фрагмента системы после полного закрытия клапана. Изолированная или «висящая» часть системы может повлиять на вычислительную эффективность и даже вызвать отказ расчетов. Поэтому значение параметров должно быть больше нуля.
По умолчанию блок не содержит динамику открытия клапана и клапан определяет площадь открытия как функцию пропорциональную давлению:
Добавление динамики открытия клапана обеспечивает непрерывное поведение, которое более физически реалистично и особенно полезно в ситуациях с быстрым открытием и закрытием клапана. Площадь канала отверстия, зависящего от давления, A(p) в блочных уравнениях, затем становится установившейся площадью, и площадь канала мгновенного отверстия в уравнении потока определяется следующим образом:
В любом случае скорость потока жидкости через клапан определяется согласно следующим уравнениям:
где
| q | Скорость потока жидкости |
| p | Перепад давления |
| p A, p B | Абсолютные давления на клеммах блоков |
| C D | Коэффициент расхода потока |
| A | Площадь канала мгновенного отверстия |
| A(p) | Площадь канала отверстия, зависящего от давления |
| A init | Начальная открытая площадь клапана |
| A max | Полностью открытая площадь канала клапана |
| A утечки | Площадь утечек закрытого клапана |
| p трещина | Давления открытия клапана |
| p max | Давление, необходимое для полного открытия клапана |
| p cr | Минимальное давление турбулентного течения |
| Re cr | Критическое число Рейнольдса |
| D H | Гидравлический диаметр мгновенного отверстия |
| ρ | Плотность жидкости |
| ν | Кинематическая вязкость жидкости |
| τ | Временная константа для отклика первого порядка открытия клапана |
| t | Время |
Блок имеет положительное направление от порта А до порта B. Это означает, что скорость потока жидкости положительная, если она течет от A до B, и перепад давления определяется как .
Основные допущения и ограничения
Открытие клапана линейно пропорционально перепаду давления.
Никакие загрузки на клапане, такие как инерция, трение, пружина и так далее, не рассматриваются.
Параметры
- Maximum passage area
Максимальная площадь поперечного проходного сечения клапана. Значение по умолчанию
1e-4м ^ 2.- Cracking pressure
Уровень давления, при котором начинает открываться отверстие клапана. Значение по умолчанию
3e4Па.- Maximum opening pressure
Перепад давления на клапане необходим для полного открытия клапана. Его значение должно быть выше давления открытия. Значение по умолчанию
1.2e5Па.- Flow discharge coefficient
Полу-эмпирический параметр для характеристики емкости клапана. Его значение зависит от геометрических свойств отверстия и обычно приводится в учебниках или таблицах данных производителя. Значение по умолчанию
0.7.- Laminar transition specification
Выберите для блока режим перехода между ламинарным и турбулентным течениями:
Pressure ratio- Переход от ламинарного к турбулентному режиму плавен и зависит от значения параметра Laminar flow pressure ratio. Этот метод обеспечивает лучшую сходимость моделирования.Reynolds number- переход от ламинарного к турбулентному режиму происходит, когда число Рейнольдса достигает значения, заданного параметром Critical Reynolds number.
- Laminar flow pressure ratio
Отношение давления, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами. Значение по умолчанию
0.999. Этот параметр видим, только если параметр Laminar transition specification установлен вPressure ratio.- Critical Reynolds number
Максимальное значение числа Рейнольдса для ламинарного течения. Значение параметра зависит от геометрического профиля отверстия. Вы можете найти рекомендации для определения значения этого параметра в учебниках гидравлики. Значение по умолчанию
12, что соответствует круглому отверстию из тонкого материала с острыми ребрами. Этот параметр видим, только если параметр Laminar transition specification установлен вReynolds number.- Leakage area
Общая площадь возможных утечек в полностью закрытом клапане. Основной целью параметра является поддержание вычислительной целостности цепи путем предотвращения изоляции фрагмента системы после полного закрытия клапана. Значение значения параметров должно быть больше 0. Значение по умолчанию
1e-12м ^ 2.- Opening dynamics
Выберите один из следующих опций:
Do not include valve opening dynamics- Клапан устанавливает площадь канала отверстия непосредственно как функцию давления. Если площадь изменяется мгновенно, также как и уравнение потока. Это значение по умолчанию.Include valve opening dynamics- Обеспечьте непрерывное поведение, которое является более физически реалистичным, путем добавления задержки первого порядка во время открытия и закрытия клапана. Используйте эту опцию в гидравлических симуляциях с локальным решателем для симуляции в реальном времени. Эта опция также полезна, если вы заинтересованы в динамике открытия клапана в симуляциях переменных шагов.
- Opening time constant
Временная константа для отклика первого порядка открытия клапана. Этот параметр доступен, только если Opening dynamics задано значение
Include valve opening dynamics. Значение по умолчанию0.1с.- Initial area
Начальная площадь открытия клапана. Этот параметр доступен, только если Opening dynamics задано значение
Include valve opening dynamics. Значение по умолчанию1e-12м ^ 2.
Глобальные параметры
Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:
Fluid density
Fluid kinematic viscosity
Используйте блок Hydraulic Fluid или блок Custom Hydraulic Fluid, чтобы задать свойства жидкости.
Порты
Блок имеет следующие порты:
AГидравлический порт сопоставлен с входным отверстием клапана.
BГидравлический порт сопоставлен с выходным отверстием клапана.
Примеры
Пример Гидравлического Выпрямителя Потока иллюстрирует использование обратных клапанов для создания выпрямителя, который удерживает поток, проходящий через регулирующий клапан потока, всегда в одном направлении и чтобы выбрать соответствующее отверстие в зависимости от направления потока.