Гидравлический двухпутевой разделитель потока-объединитель
Клапаны управления потоком
Блок Flow Divider-Combiner моделирует гидравлический клапан, который делит входящий поток через порт P (прямое течение) между двумя выходными отверстиями, а также поддерживает заданную пропорцию между обратными потоками через порты А и B в общей скорости потока жидкости через порт P. Другими словами, клапан работает в двух отличительных режимах: делитель потока для прямого течения и объединитель потока для обратного течения.
Рисунок показывает схему для разделителя потока-объединителя клапана: a) в режиме делителя, и b) в режиме объединителя.
Клапан работает как делитель потока, когда жидкость перекачивается через порт P в порты А и B (схематический рисунок a). В этом режиме жидкость проходит через фиксированные отверстия в поршнях 2 и 5 и через отверстия переменного сечения, образованные круглыми отверстиями в поршнях и корпусе. Перепад давления между поршнями смещает их друг от друга пропорционально площадям базового поршня и усилиям пружины 1 и 6. Пружинно-подвесные поршни и соответствующие отверстия переменного сечения работают как клапаны снижения давления постоянного давления сохраняя перепад через фиксированные отверстия и таким образом сохраняя скорости потока жидкости через них практически постоянными. Клапан делителя потока-объединителя является по существу комбинацией двух клапанов регулирования потока с компенсацией давления, работающих параллельно.
Для обратных течений (схематический рисунок b) перепад давления между поршнями принуждает их друг к другу до тех пор, пока зазор в жёстком упоре не будет устранен. Поршни оседают в положении, где перепады давления через фиксированные отверстия равны, таким образом поддерживая равные скорости потока жидкости через ветви.
Модель объединителя сепаратора потока использует Fixed Orifice, Orifice with Variable Area Round Holes, Double-Acting Hydraulic Cylinder (Simple), Translational Hard Stop, Translational Spring, и Translational Damper блоки, как показано в блок-схеме.
Таблица объясняет назначение каждого компонента модели.
| Имя в блоке | Назначение (номера указаны на схеме клапана) | Имя в фактическом файле компонента |
|---|---|---|
| Фиксированное Отверстие A | Фиксированное отверстие в поршне 5 | fixed_orifice_A |
| Фиксированное Отверстие B | Фиксированное отверстие в поршне 2 | fixed_orifice_B |
| Поршень A | Поршень 5 | piston_A |
| Поршень B | Поршень 2 | piston_B |
| Жёсткий упор A-B | Жёсткий упор между поршнями 2 и 5 | hard_stop_A_B |
| Пружина A | Пружина 6 | spring_A |
| Пружина A-B | Пружина 4 | spring_A_B |
| Пружина B | Пружина 1 | spring_B |
| Демпфер A | Пружина 6 демпфирования | damper_A |
| Демпфер A-B | Демпфирование пружины 4 | damper_A_B |
| Демпфер B | Демпфирование пружины 1 | damper_B |
| Отверстие с круглыми отверстиями переменной площади A | Отверстие переменного сечения, образованное круглыми отверстиями в поршне 5 и корпусе | variable_orifice_A |
| Отверстие с круглыми отверстиями переменной площади B | Отверстие переменного сечения, образованное круглыми отверстиями в поршне 2 и корпусе | variable_orifice_B |
| Идеальный Датчик Поступательного Движения A | Измеряет перемещение поршня 5 и экспортирует измерение в Отверстие с круглыми отверстиями переменной площади A | sensor_A |
| Идеальный Датчик Поступательного Движения B | Измеряет перемещение поршня 2 и экспортирует измерение в Отверстие с Круглыми Отверстиями Переменной Площади B | sensor_B |
Ориентации блоков в модели объясняются структурным разделом базового файла компонентов, воспроизведенным ниже:
connections
connect(P, fixed_orifice_A.A, fixed_orifice_B.A, piston_A.B, piston_B.B);
connect(fixed_orifice_A.B, piston_A.A, variable_orifice_A.A);
connect(fixed_orifice_B.B, piston_B.A, variable_orifice_B.A);
connect(B, variable_orifice_B.B);
connect(A, variable_orifice_A.B);
connect(reference.V, piston_A.C, spring_A.C, damper_A.C, sensor_A.C, ...
piston_B.C, spring_B.C, damper_B.C, sensor_B.C);
connect(piston_A.R, spring_A.R, hard_stop_A_B.C, spring_A_B.C, ...
damper_A.R, damper_A_B.R, sensor_A.R);
connect(piston_B.R, spring_B.R, hard_stop_A_B.R, spring_A_B.R, ...
damper_B.R, damper_A_B.C, sensor_B.R);
connect(sensor_A.P, variable_orifice_A.S);
connect(sensor_B.P, variable_orifice_B.S);
endБлок не учитывает инерцию, трение и гидравлические силы. Дополнительные допущения и ограничения см. в страницы с описанием базовых представителей блоков.
Канал поперечного сечения площади фиксированного отверстия в поршне 5 (путь P-A). Значение по умолчанию 1.5e-5 м ^ 2.
Канал поперечного сечения площади фиксированного отверстия в поршне 2 (путь P-B). Значение по умолчанию 1.5e-5 м ^ 2.
Полуэмпирический коэффициент для фиксированных емкостных характеристик отверстия. Значение зависит от геометрических свойств отверстия и обычно приводится в учебниках или таблицах данных производителя. Значение по умолчанию 0.7.
Выберите для блока режим перехода между ламинарным и турбулентным течениями для фиксированных отверстий:
Pressure ratio - Переход от ламинарного к турбулентному режиму плавен и зависит от значения параметра Fixed orifice 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 Fixed orifice critical Reynolds number.
Отношение давления, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами. Значение по умолчанию 0.999. Этот параметр видим, только если параметр Fixed orifice laminar transition specification установлен в Pressure ratio.
Максимальное значение числа Рейнольдса для ламинарного течения в фиксированных отверстиях. Переход от ламинарного к турбулентному режиму происходит, когда число Рейнольдса достигает этого значения. Значение по умолчанию 10. Этот параметр видим, только если параметр Fixed orifice laminar transition specification установлен в Reynolds number.
Торцевая область поршня A (поршень 5). Значение по умолчанию 2e-4 м ^ 2.
Полный штрих поршня А. Значение по умолчанию 5 мм.
Начальное расширение поршня А. Значение по умолчанию 0 м.
Торцевая область поршня B (поршень 2). Значение по умолчанию 2e-4 м ^ 2.
Полный штрих поршня B. Значение по умолчанию 5 мм.
Начальное расширение поршня B. Значение по умолчанию 0 м.
Свойство проникновения сталкивающихся тел в базовые блоки гидроцилиндров, которое принято абсолютно пластичным. Значение по умолчанию 1e12 s * Н/м ^ 2.
Скорость пружины A (пружина 6). Значение по умолчанию 1e3 Н/м.
Этот параметр устанавливает начальное высокоприоритетное целевое значение для переменной Deformation в базовом блоке Spring A. Для получения дополнительной информации см. «Приоритет переменной для инициализации модели». Значение по умолчанию 0.1 м.
Коэффициент демпфирования демпфера A (пружина 6 демпфирования). Значение по умолчанию 150 Н/( м/с).
Скорость пружины B (пружина 1). Значение по умолчанию 1e3 Н/м.
Этот параметр устанавливает начальное высокоприоритетное целевое значение для переменной Deformation в базовом блоке Spring B. Для получения дополнительной информации см. «Приоритет переменной для инициализации модели». Значение по умолчанию -0.1 м.
Коэффициент демпфирования демпфера B (демпфирование пружины 1). Значение по умолчанию 150 Н/( м/с).
Скорость пружины A-B (пружина 4). Значение по умолчанию 1e3 Н/м.
Этот параметр устанавливает начальное высокоприоритетное целевое значение для переменной Deformation в базовом блоке Spring A-B. Для получения дополнительной информации см. «Приоритет переменной для инициализации модели». Значение по умолчанию 0.1 м.
Коэффициент демпфирования демпфера A-B (демпфирование пружины 4). Значение по умолчанию 150 Н/( м/с).
Диаметр отверстий в базовом блоке «Отверстие с круглыми отверстиями A переменной площади». Значение по умолчанию 0.0025 м.
Диаметр отверстий в базовом блоке «Отверстие с круглыми отверстиями B переменной площади». Значение по умолчанию 0.0025 м.
Количество отверстий в каждом из блоков Отверстие с Переменной Площадью Круглые Отверстия. Значение по умолчанию 4.
Полу-эмпирический параметр, определяющий заполнение отверстия блоков Отверстие с Переменной Площадью Круглых Отверстий. Значение зависит от геометрических свойств отверстия и обычно приводится в учебниках или таблицах данных производителя. Значение по умолчанию 0.7.
Начальное открытие в базовом блоке Отверстие с круглыми отверстиями переменной площади A. Значение параметров может быть положительным (приоткрытое отверстие), отрицательным (перекрывающееся отверстие) или равным нулю для установки нулевого перекрытия. Значение по умолчанию 0.0025 m, что соответствует положению поршня 5 на схематическом чертеже клапана.
Начальное открытие в базовом блоке Отверстие с круглыми отверстиями переменной площади B. Значение параметров может быть положительным (приоткрытое отверстие), отрицательным (перекрывающееся отверстие) или равным нулю для установки нулевого перекрытия. Значение по умолчанию -0.0025 m, что соответствует положению поршня 2 на схематическом чертеже клапана.
Выберите для переменных отверстий режим перехода между ламинарным и турбулентным течениями:
Pressure ratio - Переход от ламинарного к турбулентному режиму плавен и зависит от значения параметра Variable orifice 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 Variable orifice critical Reynolds number.
Отношение давления, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами. Значение по умолчанию 0.999. Этот параметр видим, только если параметр Variable orifice laminar transition specification установлен в Pressure ratio.
Максимальное значение числа Рейнольдса для ламинарного течения через отверстия переменного сечения. Переход от ламинарного к турбулентному режиму происходит, когда число Рейнольдса достигает этого значения. Значение по умолчанию 10. Этот параметр видим, только если параметр Variable orifice laminar transition specification установлен в Reynolds number
Общая площадь возможных утечек в каждом отверстии переменного сечения, когда оно полностью закрыто. Основной целью параметра является поддержание вычислительной целостности схемы путем предотвращения изоляции фрагмента системы после полного закрытия отверстия. Значение значения параметров должно быть больше 0. Значение по умолчанию 1e-9 м ^ 2.
Зазор между ползуном и верхней границей в базовом блоке Жёсткий упор. Значение по умолчанию 5.1 мм.
Зазор между ползуном и нижней границей в базовом блоке Жёсткий упор. Значение по умолчанию 1 мм.
Свойство упругости сталкивающихся тел в жёстком упоре. Значение по умолчанию 1e8 Н/м.
Свойство демпфирования сталкивающихся тел в жёстком упоре. Значение по умолчанию 150 Н/( м/с).
Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:
Fluid density
Fluid kinematic viscosity
Используйте блок Hydraulic Fluid или блок Custom Hydraulic Fluid, чтобы задать свойства жидкости.
Блок имеет следующие порты:
PГидравлический порт сопоставлен с входным портом P.
AГидравлический порт сопоставлен с выходным портом А.
BГидравлический порт сопоставлен с выходным портом B.
Double-Acting Hydraulic Cylinder (Simple) | Fixed Orifice | Flow Divider | Orifice with Variable Area Round Holes | Translational Damper | Translational Hard Stop | Translational Spring