Check Valve (IL)

Запорный клапан в изотермической системе

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

Описание

Блок Запорный Клапан (IL) моделирует поток через клапан от порта A до порта B и ограничивает поток от путешествия от порта B до порта A. Когда давление в порте B достигает или превышает установленный порог давления, клапан начинает открываться.

Можно включить дефектное поведение, установив для Enable faults значение On.

Контроль давления

Существуют две опции управления клапаном:

Когда Opening pressure differential установлено на Pressure differential, давление управления является перепадом давления между портами A и B. Клапан начинает открываться P когда _{управление} встречается или превышает Cracking pressure differential.
Когда Opening pressure differential установлено на Pressure at port A, управляющее давление является различием давления между портом A и атмосферным давлением. Когда P _{управление} встречается или превышает Cracking pressure (gauge), клапан начинает открываться.

Массовый расход жидкости

Масса сохраняется через клапан:

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

Массовый расход жидкости через клапан вычисляется как:

$\dot{m} = \frac{C_{d} A_{v a l v e} \sqrt{2 \bar{ρ}}}{\sqrt{P R_{l o s s} (1 - {(\frac{A_{v a l v e}}{A_{p o r t}})}^{2})}} \frac{Δ p}{{[Δ p^{2} + Δ p_{c r i t}^{2}]}^{1 / 4}},$

где:

C d является Discharge coefficient.
A _клапан - это текущее открытое пространство клапана.
A _порт является Cross-sectional area at ports A and B.
$\bar{ρ}$ - средняя плотность жидкости.
Δp - различие давления в клапане p A - _p B.

Критическое различие давления, Δp _crit, является перепадом давления, связанным с Critical Reynolds number, Re _crit, точкой перехода режима течения между ламинарным и турбулентным потоком:

$Δ p_{c r i t} = \frac{π \bar{ρ}}{8 A_{v a l v e}} {(\frac{ν {Re}_{c r i t}}{C_{d}})}^{2} .$

Падение давления описывает снижение давления в клапане из-за уменьшения площади. PR _потерь рассчитывается как:

$P R_{l o s s} = \frac{\sqrt{1 - {(\frac{A_{v a l v e}}{A_{p o r t}})}^{2} (1 - C_{d}^{2})} - C_{d} \frac{A_{v a l v e}}{A_{p o r t}}}{\sqrt{1 - {(\frac{A_{v a l v e}}{A_{p o r t}})}^{2} (1 - C_{d}^{2})} + C_{d} \frac{A_{v a l v e}}{A_{p o r t}}} .$

Восстановление давления описывает положительный скачок давления в клапане из-за увеличения площади. Если вы не хотите захватывать это увеличение давления, установите Pressure recovery равным Off. В этом случае потеря PR равна 1.

Параметризация Открытия

Линейная параметризация площади клапана

$A_{v a l v e} = \hat{p} (A_{\max} - A_{l e a k}) + A_{l e a k},$

где нормированное давление, $\hat{p}$ является

$\hat{p} = \frac{p_{c o n t r o l} - p_{c r a c k i n g}}{p_{\max} - p_{c r a c k i n g}} .$

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-сглаженное давление

В крайних значениях области значений управляющего давления можно поддерживать числовую робастность в симуляции, настраивая блочное Smoothing factor. Сглаживающая функция применяется к каждому вычисленному управляющему давлению, но в основном влияет на симуляцию в крайних точках этой области значений.

Smoothing factor, s, применяется к нормированному давлению, $\hat{p}$ :

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

и сглаженное давление составляет:

Дефектное поведение

Когда отказы включены, открытая площадь клапана застревает с заданным значением в ответ на один или оба из следующих триггеров:

Время симуляции - Нарушение происходит в указанное время.
Симуляция поведения - Нарушение происходит в ответ на внешний триггер. Это открывает T порта.

В параметре Opening area when faulted доступны три опции отказа:

Closed - Площадь клапана замерзает на Leakage area.
Open - Площадь клапана замерзает на Maximum opening area.
Maintain at last value - Клапан замирает на открытом участке, когда возникает триггер.

После срабатывания клапан остается в поврежденной области до конца симуляции.

Можно задать блок, чтобы выдать отчет о неисправности как предупреждение или сообщение об ошибке в Simulink Diagnostic Viewer с параметром Reporting when fault occurs.

Порты

Сохранение

расширить все

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Точка входа в клапан.

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Выходная точка клапана.

Вход

расширить все

`T` - Триггер внешнего отказа
физический сигнал

Порт физического сигнала для внешнего триггера отказа. Триггер происходит, когда значение больше 0,5. Единица измерения, сопоставленная со значением триггера, отсутствует.

Зависимости

Этот порт видим, когда Enable faults установлено на On и Enable external fault trigger установлено на Fault when T >= 0.5.

Параметры

расширить все

Параметры

`Opening pressure specification` - Перепад давления, используемый для управления клапаном
`Pressure differential` (по умолчанию) | `Pressure at port A`

Задает перепад давления управления. The Pressure differential опция относится к различию давления между портами A и B. The Pressure at port A опция относится к различию давления между портом A и атмосферным давлением.

`Cracking pressure differential` - Пороговое давление
`0.01 MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Давление, после которого срабатывает операция клапана. Это - установленное давление, когда давление управления является перепадом давления между портами A и B.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening pressure specification равным Pressure differential.

`Cracking pressure (gauge)` - Пороговое давление
`0.1 MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Абсолютное давление, вне которого операция клапана срабатывает, когда давление управления является перепадом давления между портом A и атмосферным давлением.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening pressure specification равным Pressure at port A.

`Maximum opening pressure differential` - Максимальный перепад давления в клапане
`0.1 MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальный перепад давления в клапане. Этот параметр обеспечивает верхний предел давления, так что давления в системе остаются реалистичными.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening pressure specification равным Pressure differential.

`Maximum opening pressure (gauge)` - Максимальное давление в клапане
`0.2 MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальное абсолютное давление клапана. Этот параметр обеспечивает верхний предел давления, так что давления в системе остаются реалистичными.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening pressure specification равным Pressure at port A.

`Maximum opening area` - Площадь полностью открытого клапана
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения клапана в его положении полностью открытого отверстия.

`Leakage area` - Площадь зазора клапана в положении полностью закрытого отверстия
`1e-12 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.

`Cross-sectional area at ports A and B` - Площадь на входе или выходе клапана
`inf m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения входного и выходного портов A и B. Эти области используются в уравнении скорость-давления, которое определяет массовый расход жидкости через клапан.

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

Коэффициент коррекции, который учитывает потери разряда в теоретических потоках.

`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.

`Smoothing factor` - Численный коэффициент сглаживания
`0.01` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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.

`Pressure recovery` - Учитывать ли увеличение давления при расширении площади
`Off` (по умолчанию) | `On`

Следует ли учитывать увеличение давления, когда жидкость течет из области меньшей площади поперечного сечения в область большей площади поперечного сечения.

`Opening dynamics` - Учитывать ли реакцию потока на открытие клапана
`Off` (по умолчанию) | `On`

Учитывать ли переходные эффекты для гидросистемы из-за открытия клапана. Установка значения Opening dynamics On аппроксимирует условия открытия путем введения задержки первого порядка в характеристике потока. Этот Opening time constant также влияет на смоделированную динамику открытия.

`Opening time constant` - Время открытия клапана константа
`0.1 s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening dynamics равным On.

Ошибки

`Enable faults` - Опция отказа
`Off` (по умолчанию) | `On`

Включите внешние или временные отказы. Когда происходит отказ, площадь клапана, обычно заданная параметризацией открытия, будет установлена на значение, заданное в параметре Opening area when faulted.

`Opening area when faulted` - Установить дефектную зону
`Closed` (по умолчанию) | `Open` | `Maintain at last value`

Устанавливает площадь неисправного клапана. Можно выбрать, чтобы клапан заедал в полностью закрытом или положении полностью открытого отверстия, или в области клапана, когда срабатывает отказ.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults равным On.

`Enable external fault trigger` - Опция внешнего триггера
`Off` (по умолчанию) | `Fault when T >= 0.5`

Включает T портов. Физический сигнал в T порта, который больше 0.5 инициирует отказ.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults равным On.

`Enable temporal fault trigger` - Опция временного триггера
`Off` (по умолчанию) | `On`

Включает запуск отказа в указанное время. Когда Simulation time for fault event достигнуто, площадь клапана будет установлена на значение, заданное в параметре Opening area when faulted.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults равным On.

`Simulation time for fault event` - Время срабатывания неисправности
`5 s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Когда Simulation time for fault event достигнуто, площадь клапана устанавливается на значение, заданное в параметре Opening area when faulted.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults равным On и Enable temporal fault trigger к On.

`Reporting when fault occurs` - Отчет о состоянии отказа
`None` (по умолчанию) | `Warning` | `Error`

Оповещение о выборе условия отказа. Когда для отчетов задано значение Warning или Errorсообщение отображается в Simulink Diagnostic Viewer. Когда Error выбран, симуляция остановится, если произойдет сбой.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults равным On.

Примеры моделей

Гидростатическая коробка передач

Гидравлическая трансмиссия, созданная из насоса переменного объема и мотора постоянного объема. Трубопроводы между насосом и двигателем соединены двумя подпорными клапанами (обратными клапанами) и нагнетательным насосом со стороны насоса и двух давлений предохранительными клапанами со стороны мотора. Двигатель загрязняет механическую нагрузку, состоящую из инерции, вязкого трения и изменяющегося во времени крутящего момента. Система проверяется как с положительным, так и с отрицательной скоростью потока жидкости насоса путем изменения перемещения насоса.

Hydraulic Actuator with Dual Counterbalance Valves

Гидравлический Привод с двойными противовесными клапанами

Привод, управляемый 4-сторонним направленным клапаном и загруженный переопределяющей нагрузкой, требующий использования противовесных клапанов, чтобы предотвратить ползучесть нагрузки, когда направляющий клапан находится в нейтральном положении. В нейтральном положении направленный клапан соединяет порты А и B с резервуаром, блокируя порт давления P. Противовесные клапаны блокируют возврат потока в резервуар, таким образом удерживая привод на месте.

См. также

Уравновешивающий клапан (IL) | Запорный клапан с управлением управления (IL) | Клапан компенсатора давления (IL) | Клапан сброса давления (IL)

Введенный в R2020a

Документация

Check Valve (IL)

Описание

Контроль давления

Массовый расход жидкости

Параметризация Открытия

Динамика Открытия

Численно-сглаженное давление

Дефектное поведение

Порты

Сохранение

A - Порт жидкости изотермическая жидкость

B - Порт жидкости изотермическая жидкость

Вход

T - Триггер внешнего отказа физический сигнал

Зависимости

Параметры

Параметры

Opening pressure specification - Перепад давления, используемый для управления клапаном Pressure differential (по умолчанию) | Pressure at port A

Cracking pressure differential - Пороговое давление 0.01 MPa (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Cracking pressure (gauge) - Пороговое давление 0.1 MPa (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Maximum opening pressure differential - Максимальный перепад давления в клапане 0.1 MPa (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Maximum opening pressure (gauge) - Максимальное давление в клапане 0.2 MPa (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Maximum opening area - Площадь полностью открытого клапана 1e-4 m^2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Leakage area - Площадь зазора клапана в положении полностью закрытого отверстия 1e-12 m^2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Cross-sectional area at ports A and B - Площадь на входе или выходе клапана inf 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

Pressure recovery - Учитывать ли увеличение давления при расширении площади Off (по умолчанию) | On

Opening dynamics - Учитывать ли реакцию потока на открытие клапана Off (по умолчанию) | On

Opening time constant - Время открытия клапана константа 0.1 s (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Ошибки

Enable faults - Опция отказа Off (по умолчанию) | On

Opening area when faulted - Установить дефектную зону Closed (по умолчанию) | Open | Maintain at last value

Зависимости

Enable external fault trigger - Опция внешнего триггера Off (по умолчанию) | Fault when T >= 0.5

Зависимости

Enable temporal fault trigger - Опция временного триггера Off (по умолчанию) | On

Зависимости

Simulation time for fault event - Время срабатывания неисправности 5 s (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Reporting when fault occurs - Отчет о состоянии отказа None (по умолчанию) | Warning | Error

Зависимости

Примеры моделей

Гидростатическая коробка передач

Гидравлический Привод с двойными противовесными клапанами

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`T` - Триггер внешнего отказа
физический сигнал

`Opening pressure specification` - Перепад давления, используемый для управления клапаном
`Pressure differential` (по умолчанию) | `Pressure at port A`

`Cracking pressure differential` - Пороговое давление
`0.01 MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cracking pressure (gauge)` - Пороговое давление
`0.1 MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum opening pressure differential` - Максимальный перепад давления в клапане
`0.1 MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum opening pressure (gauge)` - Максимальное давление в клапане
`0.2 MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum opening area` - Площадь полностью открытого клапана
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Leakage area` - Площадь зазора клапана в положении полностью закрытого отверстия
`1e-12 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cross-sectional area at ports A and B` - Площадь на входе или выходе клапана
`inf 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

`Pressure recovery` - Учитывать ли увеличение давления при расширении площади
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Opening dynamics` - Учитывать ли реакцию потока на открытие клапана
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Opening time constant` - Время открытия клапана константа
`0.1 s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Enable faults` - Опция отказа
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Opening area when faulted` - Установить дефектную зону
`Closed` (по умолчанию) | `Open` | `Maintain at last value`

`Enable external fault trigger` - Опция внешнего триггера
`Off` (по умолчанию) | `Fault when T >= 0.5`

`Enable temporal fault trigger` - Опция временного триггера
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Simulation time for fault event` - Время срабатывания неисправности
`5 s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Reporting when fault occurs` - Отчет о состоянии отказа
`None` (по умолчанию) | `Warning` | `Error`