Flow Divider-Combiner

Гидравлический двухпутевой разделитель потока-объединитель

Библиотека

Клапаны управления потоком

  • Flow Divider-Combiner block

Описание

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 блокеНазначение (номера указаны на схеме клапана)Имя в фактическом файле компонента
Фиксированное Отверстие AФиксированное отверстие в поршне 5fixed_orifice_A
Фиксированное Отверстие BФиксированное отверстие в поршне 2fixed_orifice_B
Поршень AПоршень 5piston_A
Поршень BПоршень 2piston_B
Жёсткий упор A-BЖёсткий упор между поршнями 2 и 5hard_stop_A_B
Пружина AПружина 6spring_A
Пружина A-BПружина 4spring_A_B
Пружина BПружина 1spring_B
Демпфер AПружина 6 демпфированияdamper_A
Демпфер A-BДемпфирование пружины 4damper_A_B
Демпфер BДемпфирование пружины 1damper_B
Отверстие с круглыми отверстиями переменной площади AОтверстие переменного сечения, образованное круглыми отверстиями в поршне 5 и корпусеvariable_orifice_A
Отверстие с круглыми отверстиями переменной площади BОтверстие переменного сечения, образованное круглыми отверстиями в поршне 2 и корпусеvariable_orifice_B
Идеальный Датчик Поступательного Движения AИзмеряет перемещение поршня 5 и экспортирует измерение в Отверстие с круглыми отверстиями переменной площади Asensor_A
Идеальный Датчик Поступательного Движения BИзмеряет перемещение поршня 2 и экспортирует измерение в Отверстие с Круглыми Отверстиями Переменной Площади Bsensor_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);
end

Допущения и ограничения

Блок не учитывает инерцию, трение и гидравлические силы. Дополнительные допущения и ограничения см. в страницы с описанием базовых представителей блоков.

Параметры

Вкладка Фиксированные Отверстия

Fixed orifice A area

Канал поперечного сечения площади фиксированного отверстия в поршне 5 (путь P-A). Значение по умолчанию 1.5e-5 м ^ 2.

Fixed orifice B area

Канал поперечного сечения площади фиксированного отверстия в поршне 2 (путь P-B). Значение по умолчанию 1.5e-5 м ^ 2.

Fixed orifice flow discharge coefficient

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.

Fixed orifice laminar transition specification

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.

Fixed orifice 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 Fixed orifice laminar transition specification установлен в Pressure ratio.

Fixed orifice critical Reynolds number

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.

Вкладка Поршни

Piston A area

Торцевая область поршня A (поршень 5). Значение по умолчанию 2e-4 м ^ 2.

Piston A stroke

Полный штрих поршня А. Значение по умолчанию 5 мм.

Piston A initial extension

Начальное расширение поршня А. Значение по умолчанию 0 м.

Piston B area

Торцевая область поршня B (поршень 2). Значение по умолчанию 2e-4 м ^ 2.

Piston B stroke

Полный штрих поршня B. Значение по умолчанию 5 мм.

Piston B initial extension

Начальное расширение поршня B. Значение по умолчанию 0 м.

Piston stop penetration coefficient

Свойство проникновения сталкивающихся тел в базовые блоки гидроцилиндров, которое принято абсолютно пластичным. Значение по умолчанию 1e12 s * Н/м ^ 2.

Вкладка Пружины/Демпферы

Spring A rate

Скорость пружины A (пружина 6). Значение по умолчанию 1e3 Н/м.

Spring A preload

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.

Damping coefficient A

Коэффициент демпфирования демпфера A (пружина 6 демпфирования). Значение по умолчанию 150 Н/( м/с).

Spring B rate

Скорость пружины B (пружина 1). Значение по умолчанию 1e3 Н/м.

Spring B preload

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.

Damping coefficient B

Коэффициент демпфирования демпфера B (демпфирование пружины 1). Значение по умолчанию 150 Н/( м/с).

Spring A-B rate

Скорость пружины A-B (пружина 4). Значение по умолчанию 1e3 Н/м.

Spring A-B preload

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.

Damping coefficient A_B

Коэффициент демпфирования демпфера A-B (демпфирование пружины 4). Значение по умолчанию 150 Н/( м/с).

Вкладка отверстия переменного сечения

Variable orifice A hole diameter

Диаметр отверстий в базовом блоке «Отверстие с круглыми отверстиями A переменной площади». Значение по умолчанию 0.0025 м.

Variable orifice B hole diameter

Диаметр отверстий в базовом блоке «Отверстие с круглыми отверстиями B переменной площади». Значение по умолчанию 0.0025 м.

Number of hole pairs in the variable orifice

Количество отверстий в каждом из блоков Отверстие с Переменной Площадью Круглые Отверстия. Значение по умолчанию 4.

Variable orifice flow discharge coefficient

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.

Variable orifice A initial center distance

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.

Variable orifice B initial center distance

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.

Variable orifice laminar transition specification

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.

Variable orifice 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 Variable orifice laminar transition specification установлен в Pressure ratio.

Variable orifice critical Reynolds number

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

Variable orifice leakage area

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.

Жёсткий упор между поршнями

Hard stop upper bound

Зазор между ползуном и верхней границей в базовом блоке Жёсткий упор. Значение по умолчанию 5.1 мм.

Hard stop lower bound

Зазор между ползуном и нижней границей в базовом блоке Жёсткий упор. Значение по умолчанию 1 мм.

Hard stop stiffness

Свойство упругости сталкивающихся тел в жёстком упоре. Значение по умолчанию 1e8 Н/м.

Hard stop damping coefficient

Свойство демпфирования сталкивающихся тел в жёстком упоре. Значение по умолчанию 150 Н/( м/с).

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:

P

Гидравлический порт сопоставлен с входным портом P.

A

Гидравлический порт сопоставлен с выходным портом А.

B

Гидравлический порт сопоставлен с выходным портом B.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

.

См. также

| | | | | |

Введенный в R2014b

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте