Orifice with Variable Area Round Holes

Гидравлическое отверстие переменного сечения, образованное набором круглых отверстий, просверленных в втулку

Библиотека

Отверстия

Описание

Блок моделирует отверстие переменного сечения, созданную цилиндрическим золотником и набором круглых отверстий, просверленных в втулку. Все отверстия имеют одинаковый диаметр, равномерно расположены по периметру втулки, а их осевые линии расположены в одной плоскости. Скорость потока жидкости через отверстие пропорциональна открытию отверстия и перепаду давления на нем. Следующая схема показывает сечение отверстия с переменными круглыми отверстиями, где

q	Скорость потока жидкости
h	Открытие отверстия
x	Перемещение золотника из начального положения
<reservedrangesplaceholder0> 0	Диаметр отверстия в отверстии

Площадь открытия отверстия

Суммарная площадь открытия, обеспечиваемая круглыми отверстиями, вычисляется во время симуляции от открытия отверстия, мерой мгновенного положения золотника:

$h = {\begin{array}{l} h_{Min}, & если (x_{0} + δ x) \leq h_{Min} \\ x_{0} + δ x, & еще \end{array}$

где:

h - открытие отверстия. Нижний индекс Min относится к минимальному значению, соответствующему полностью закрытому отверстию. Это значение вычисляется во время симуляции из параметров блоков.
x - перемещение золотника, заданное через порт S физического сигнала. Нижний индекс 0 обозначает перемещение открытия, заданную в Initial opening параметров блоков.
δ - ориентация открывания отверстия: +1 если положительный, -1 если отрицательный. Это значение задано в Orifice orientation параметров блоков.

Минимальное открытие отверстия h _Min вычисляется приблизительно с использованием выражения:

$h_{Min} \approx \frac{d_{o}}{2} [1 - \cos (\frac{π D_{h,Min}}{2 n_{o} d_{o}})]$

где:

d o - диаметр отдельного отверстия. Это значение получается из Diameter of round holes параметров блоков. Отверстия приняты идентичными по размеру.
n o - количество круглых отверстий, содержащих отверстие. Это значение получается из Number of round holes параметров блоков.
D h_{, Min} - минимальное значение гидравлического диаметра , Min - минимальное значение гидравлического диаметра элемента в целом. Это значение вычисляется из площади минимального открытия, заданной в Leakage area параметров блоков:

$D_{h,Min} = \frac{π d_{o}^{2}}{4} .$

Площадь открытия отверстия (сумма всех круглых отверстий) вычисляется из условного выражения:

$A (h) = {\begin{array}{l} A_{Leak} & для h \leq 0 \\ [\frac{1}{8} n_{o} \cdot d_{o}^{2} [2 \arccos (1 - \frac{2 h}{d_{o}}) - \sin (2 \arccos (1 - \frac{2 h}{d_{o}}))]] + A_{Leak} & для 0 < h < d_{o} \\ A_{M a x} + A_{Leak} & для h \geq d_{o} \end{array},$

где:

A _Утечка - это площадь открытия в положении полностью закрытого отверстия, когда остается только утечка. Это значение получается из Leakage area параметров блоков.
A _Max является площадью открытия в положении полностью открытого отверстия, когда отверстия открыты для полной емкости. Это значение вычисляется из количества и диаметра отверстий:

$A_{Max} = n_{o} π \frac{d_{o}^{2}}{4}$

Коэффициент Скорости потока жидкости

Чистая скорость потока жидкости через отверстие вычисляется как:

$q = C_{D} \cdot A (h) \sqrt{\frac{2}{ρ}} \frac{Δ p}{{(Δ p^{2} + p_{Cr}^{2})}^{1 / 4}},$

где:

q - объемный расход жидкости через отверстие (сумма скорости потока жидкости через различные отверстия).
C D является коэффициентом расхода отверстия. Это значение получается из Flow discharge coefficient параметров блоков.
A - совокупная площадь отверстий (вычисленная как функция от h открытия отверстия).
Δp - перепад давления от порта A до порта B:

$Δ p = p_{A} - p_{B},$
где p - абсолютное давление через порт, указанный в индексе.
p _Cr является рассчитанным значением критического давления (от порта A до порта B), при котором поток рассматривается как смещение между ламинарным и турбулентным режимами .

Критический перепад давления

Расчет критического перепада давления изменяется с установкой Laminar transition specification параметров блоков:

By pressure ratio - Получить критический перепад давления из критического отношения давления:

$p_{Cr} = (p_{Avg} + p_{Atm}) (1 - β),$
где β - критическое отношение давления, полученное из Laminar flow pressure ratio параметров блоков, определяемое как отношение давления на выходе к давлению на входе в точке перехода между ламинарным и турбулентным режимами. Нижний индекс Atm обозначает атмосферное значение (0.101325 MPa при стандартных начальных условиях) и нижним индексом Avg среднее значение абсолютных давлений в портах:

$p_{Avg} = \frac{p_{A} + p_{B}}{2},$
By Reynolds number - Получите критический перепад давления от критического числа Рейнольдса:

$p_{Cr} = \frac{ρ}{2} {(\frac{{Re}_{Cr} \cdot ν}{C_{D} \cdot D_{H}})}^{2},$
где Re _Cr - критическое число Рейнольдса, при котором поток может переходить между ламинарным и турбулентным режимами, ν является средним значением кинематической вязкости в портах, и _D h - гидравлический диаметр элемента:

$D_{h} = {\begin{array}{l} D_{h,Min}, & если h \leq h_{Min} \\ d_{o} + D_{h,Min}, & если h > d_{o} \\ \frac{4 A}{P}, & еще \end{array},$
с P в виде суммы периметров отверстий:
$P = n_{o} d_{o} [2 acos (1 - \frac{2 h}{d_{o}}) + 2 asin (acos [1 - \frac{2 h}{d_{o}}])]$

Основные допущения и ограничения

Инерция жидкости игнорируется.

Параметры

Diameter of round holes

Диаметр отверстий отверстия. Значение по умолчанию 5e-3 м.

Number of round holes

Количество отверстий. Значение по умолчанию 6.

Flow discharge coefficient

Полуэмпирический параметр для емкостной характеристики отверстия. Его значение зависит от геометрических свойств отверстия и обычно приводится в учебниках или таблицах данных производителя. Значение по умолчанию 0.6.

Initial opening

Начальное открытие отверстий. Параметр может быть положительным (приоткрытое отверстие), отрицательным (перекрывающееся отверстие) или равным нулю для установки нулевого перекрытия. Значение начального открытия не зависит от ориентации отверстия. Значение по умолчанию 0.

Orifice orientation

Параметр введен, чтобы задать эффект движения поршня управления отверстием на открытие клапана. Параметр может быть установлен в одну из двух опций: Opens in positive direction или Opens in negative direction. Значение Opens in positive direction задает отверстие, поршень управления которого открывает клапан, когда он смещен в глобальное положительное направление. Параметр чрезвычайно полезен для построения клапанной кромки распределителя со всеми отверстиями, управляемыми одним и тем же золотником. Значение по умолчанию Opens in positive direction.

Laminar transition specification

Выберите для блока режим перехода между ламинарным и турбулентным течениями:

Pressure ratio - Переход от ламинарного к турбулентному режиму плавен и зависит от значения параметра 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 Critical Reynolds number.

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 Laminar transition specification установлен в Pressure ratio.

Critical Reynolds number

Максимальное значение числа Рейнольдса для ламинарного течения. Значение параметра зависит от геометрического профиля отверстия. Вы можете найти рекомендации для определения значения этого параметра в учебниках гидравлики. Значение по умолчанию 10. Этот параметр видим, только если параметр Laminar transition specification установлен в Reynolds number.

Leakage area

Общая площадь возможных утечек в полностью закрытом клапане. Основной целью параметра является поддержание вычислительной целостности цепи путем предотвращения изоляции фрагмента системы после полного закрытия клапана. Значение значения параметров должно быть больше 0. Значение по умолчанию 1e-15 м ^ 2.

Ограниченные параметры

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:

A: Гидравлический порт сопоставлен с входным отверстием отверстия.
B: Гидравлический порт сопоставлен с выходным отверстием отверстия.
S: Порт физического сигнала для управления перемещением золотника.

Скорость потока жидкости положительная, если жидкость течет из порта A в порт B. Положительный сигнал на порте физического сигнала S открывает или закрывает отверстие в зависимости от значения Orifice orientation параметра.

Расширенные возможности

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

См. также

Введенный в R2006a

Документация

Orifice with Variable Area Round Holes

Библиотека

Описание

Площадь открытия отверстия

Коэффициент Скорости потока жидкости

Основные допущения и ограничения

Параметры

Глобальные параметры

Порты

Расширенные возможности

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

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Orifice with Variable Area Round Holes

Библиотека

Описание

Площадь открытия отверстия

Коэффициент Скорости потока жидкости

Основные допущения и ограничения

Параметры

Глобальные параметры

Порты

Расширенные возможности

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

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

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