Площадь открытия клапана

(Сглаженная) площадь открытия клапана сначала вычисляется как линейная функция давления, либо на входе клапана (порт A), либо перепад между ними на входе и на выходе (порт B). Какие из этих давлений, называемых управляющими давлениями, в вычислениях площади зависят от настройки Pressure specification method параметров блоков:

где p - давление; индекса Control указывает значение, которое будет использоваться при определении площади открытия клапана. Индексы A и B обозначает тепловые гидравлические порты, при которых получаются давления. Давления в портах всегда заданы как абсолютные давления. Давления открытия, при котором площадь открытия минимальна, точно так же определяются:

где индекса Crack указывает, что клапан просто растрескивается, индекс G значение манометра и нижний индекс Atm стандартное значение атмосферы. Значение p _Crack, G получается из параметра Cracking pressure (gauge) блока; Трещина _Δp полученная из параметра блока Cracking pressure differential. Максимальное давление, при котором площадь открытия является самой большой, составляет:

где subscript Max обозначает максимальное давление (полученное в виде манометра). Значение p _Max, G получается из параметра Maximum opening pressure (gauge) блока; что из _Δp Max получается из параметра Maximum opening pressure differential блока. Управление, растрескивание и максимальные давления дают для линейной формы площади открытия клапана:

где S обозначает (линейную) площадь открытия. Площадь открытия при растрескивании равна малому значению, заданному в Leakage area параметров блоков. Основной целью этого параметра является обеспечение численной робастности модели путем обеспечения того, чтобы ни один фрагмент тепловой гидравлической сети не стала полностью изолированной во время симуляции.

Сглаживание площади открытия

Для обеспечения достаточной эффективности симуляции площадь открытия клапана сглаживается на двух небольших интервалах давления вблизи заданного открытия и максимального давления. Сглаживание осуществляется с помощью полиномиальных выражений (для включения в окончательную форму площади открытия выражения):

где ƛ - коэффициент сглаживания, применяемый при крекинге (нижний индекс Crack) и максимум (индекс Max) фрагменты выражения площади поверхности. Коэффициент сглаживания вычисляется из нормализованных различий давления γ:

где Δp _{Сглаживать} - это область сглаживания давления:

Параметр f _Smooth является значением между 0 и 1 получен из Smoothing factor параметров блоков. Конечная, сглаженная, площадь открытия клапана задается условным выражением:

Баланс массы

Объем жидкости в клапане, и, следовательно, его масса, приняты, очень маленькими, и это, для моделирования целей, проигнорировано. В результате никакое количество жидкости не может накопиться там. По принципу сохранения массы массовый расход жидкости в клапан через один порт должен равняться расходу из клапана через другой порт:

где $$\dot{m}$$ определяется как массовый расход жидкости в клапан через один из портов (A или B).

Баланс импульса

Причины падения давления, происходящих в каналах клапана, проигнорированы в блоке. Безотносительно их характера - внезапных изменений сечения, искривлений линии потока - только их совокупный эффект рассматривается во время симуляции. Этот эффект получен в блоке коэффициентом расхода, мерой массового расхода жидкости через клапан относительно теоретического значения, которое это имело бы в идеальном клапане. Выражение баланса импульса в клапане с точки зрения перепада давления вызвало в потоке:

где C D - коэффициент расхода, а _ξ p - коэффициент перепада давления - мера степени, в которой восстановление давления на выходе способствует общему перепаду давления в клапане. Нижний индекс Avg обозначает средние значения в тепловые гидравлические порты. Критический массовый расход жидкости $${\dot{m}}_{\text{Crit}}$$ вычисляется из критического числа Рейнольдса - того, при котором поток в отверстии принимается равным переходом от ламинарного к турбулентному:

где μ обозначает динамическую вязкость. Коэффициент перепада давления вычисляется как:

Энергетический баланс

Клапан моделируется как адиабатический компонент. Между жидкостью и стенкой клапана не может происходить теплообмен. Никакая работа не выполняется на или жидкостью, когда она пересекает клапан. С помощью этих предположений энергия может войти и выйти из клапана только по рекомендации, через порты A и B. По принципу сохранения энергии тогда сумма энергетических потоков через порты должна всегда равняться нулю:

где ϕ определяется как скорость потока жидкости энергии в клапан через один из портов (A или B).