Gate Valve (IL)

Задвижка клапана в изотермической гидравлической системе

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

Описание

Блок Клапан затвора (IL) моделей управление потоком посредством клапана затвора в изотермической гидравлической сети. Клапан содержит круглое отверстие с острыми краями и круглый затвор с таким же диаметром. Затвор открывается или закрывается в соответствии с сигналом перемещения порта S. Положительный сигнал отводит затвор и открывает клапан.

Площадь открытия

Литник Открытия клапана схема

Площадь, открытая для течения при втягивании затвора, является:

$A_{o p e n} = \frac{π d_{0}^{2}}{4} - A_{s h i e l d e d},$

где d 0 является Valve orifice diameter. Площадь, защищенная затвором в частично открытом клапане, составляет:

$A_{s h i e l d e d} = \frac{d_{0}^{2}}{2} \cos^{- 1} (\frac{Δ l}{d_{0}}) - \frac{Δ l}{2} \sqrt{d_{0}^{2} - {(Δ l)}^{2}},$

где Δl - перемещение затвора, которое является суммой сигнала в порту S и Gate position when fully covering orifice.

Если перемещение превышает Orifice diameter, площадь клапана, A _{открыта}, является суммой максимальной площади постоянного отверстия и Leakage area :

$A_{o p e n} = \frac{π}{4} d_{0}^{2} + A_{l e a k} .$

Для любой комбинации сигнала в порту S и смещения затвора, которое меньше 0, минимальная площадь клапана является Leakage area.

Численно-сглаженное перемещение

В крайних точках области значений перемещений ворот можно сохранить числовую робастность в симуляции, скорректировав Smoothing factor блоков. Когда коэффициент сглаживания ненулевой, функция сглаживания применяется к каждому вычисленному перемещению, но в основном влияет на симуляцию в крайних точках этой области значений.

Нормированный ход затвора:

$Δ \hat{l} = \frac{Δ l}{Δ l_{\max}},$

где _Δlmax - Valve orifice diameter.

К нормированному перемещению применяется Smoothing factor, s:

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

Сглаженное перемещение:

$Δ l_{s m o o t h e d} = Δ {\hat{l}}_{s m o o t h e d} Δ l_{\max} .$

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 является открытой площадью 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 _крик, является перепадом давления, связанным с Critical Reynolds number, Re _криком, который является переходной точкой 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.

Порты

Сохранение

расширить все

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Порт входа или выхода жидкости в клапан.

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Порт входа или выхода жидкости в клапан.

Вход

расширить все

`S` - Ход затвора, м
физический сигнал

Перемещение затвора, в м, задается как физический сигнал. Положительный сигнал отводит затвор и открывает клапан.

Параметры

расширить все

`Valve orifice diameter` - Диаметр отверстия
`5e-3` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Диаметр открытой площади клапана.

`Gate position when fully covering orifice` - Смещение ворот
`0` m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Смещение затвора, когда клапан закрыт. Положительное, ненулевое значение указывает на частично открытый клапан. Отрицательное, ненулевое значение указывает на клапан с положительным перекрытием, который остается закрытым для начального перемещения, заданного физическим сигналом в порту S.

`Leakage area` - Площадь зазора в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10` 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 постоянного отверстия в портах сохранения
`inf` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Области во входном и выходном портах A и B, которые используются в уравнении скорость-давления, которое определяет массовый расход жидкости через отверстие.

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

Коэффициент коррекции, учитывающий потери разряда в теоретических потоках. Значение по умолчанию для коэффициента расхода клапана в Simscape™ Fluids™ составляет 0,64.

`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 в области значений [0,1]

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.

См. также

Игольчатый клапан (IL) | Отверстие (IL) | Тарельчатый клапан (IL)

Введенный в R2020a

Документация

Gate Valve (IL)

Описание

Площадь открытия

Численно-сглаженное перемещение

Массовый расход жидкости

Порты

Сохранение

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Вход

`S` - Ход затвора, м
физический сигнал

Параметры

`Valve orifice diameter` - Диаметр отверстия
`5e-3` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Gate position when fully covering orifice` - Смещение ворот
`0` m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Leakage area` - Площадь зазора в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cross-sectional area at ports A and B` - Площадь постоянного отверстия в портах сохранения
`inf` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Discharge coefficient` - Коэффициент расхода
`0.64` (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 в области значений [0,1]

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

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Gate Valve (IL)

Описание

Площадь открытия

Численно-сглаженное перемещение

Массовый расход жидкости

Порты

Сохранение

A - Порт жидкости изотермическая жидкость

B - Порт жидкости изотермическая жидкость

Вход

S - Ход затвора, м физический сигнал

Параметры

Valve orifice diameter - Диаметр отверстия 5e-3 m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Gate position when fully covering orifice - Смещение ворот 0 m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Leakage area - Площадь зазора в положении полностью закрытого отверстия 1e-10 m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Cross-sectional area at ports A and B - Площадь постоянного отверстия в портах сохранения inf m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Discharge coefficient - Коэффициент расхода 0.64 (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 в области значений [0,1]

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

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`S` - Ход затвора, м
физический сигнал

`Valve orifice diameter` - Диаметр отверстия
`5e-3` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Gate position when fully covering orifice` - Смещение ворот
`0` m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Leakage area` - Площадь зазора в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cross-sectional area at ports A and B` - Площадь постоянного отверстия в портах сохранения
`inf` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Discharge coefficient` - Коэффициент расхода
`0.64` (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 в области значений [0,1]

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