Pilot-Operated Check Valve (IL)

Запорный клапан с управлением давлением управления в изотермической системе жидкости

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

Описание

Блок Управляемый Запорный Клапан (IL) моделирует клапан управления потоком с переменной направленностью потока, основанной на давлении в линии управления. Поток обычно ограничивается перемещением от порта A к порту B в соединенной или отсоединённом строении золотник-поппет, согласно параметру Pilot configuration.

Схема запорного клапана с управлением управления

Давление управления, p _{управления}:

$p_{c o n t r o l} = p_{p i l o t} k_{p} + (p_{A} - p_{B}),$

где:

p _{управления} является перепадом давления управления.
k p - Pilot ratio, отношение площади порта X к площади порта A : $k_{p} = \frac{A_{X}}{A_{A}} .$
p A - _p B является перепадом давления над клапаном.

Когда давление управления превышает Cracking pressure differential, тарелка перемещается, чтобы позволить потоку от порта B к порту A.

Между портом X и портами A и B нет массового потока.

Управление давлением в клапане с помощью порта управления

Перепад давления управления клапаном может быть сконфигурирован двумя способами:

Когда параметр Opening pilot pressure specification установлен в Pressure at port X relative to port A, давление управления является перепадом давления между портом X и портом A.
Когда Opening pilot pressure specification установлено на Pressure at port X relative to atmospheric pressure, давление управления является различием давления между портом X и атмосферным давлением.

Когда Pilot configuration установлено на Disconnected pilot spool and poppetотносительное давление в порте X должно быть положительным. Если измеренное давление управления отрицательное, давление управления определяется только перепадом давления между портами A и B. В Rigidly connected pilot spool and poppet настройка, давление управления является измеренным перепадом давления в соответствии с спецификацией открытия.

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 - это текущее открытое пространство 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 _crit, является перепадом давления, связанным с Critical Reynolds number, Re _crit, точкой перехода 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.

На площадь открытия A _{клапана} также влияет динамика открытия клапана.

Параметризация Открытия

Линейная параметризация площади клапана

$A_{v a l v e} = \hat{p} (A_{\max} - A_{l e a k}) + A_{l e a k},$

где нормированное давление, $\hat{p}$ является

$\hat{p} = \frac{p_{c o n t r o l} - p_{c r a c k i n g}}{p_{\max} - p_{c r a c k i n g}} .$

Когда Smoothing factor, s, ненулевое, сглаженное, нормированное давление вместо этого прикладывается к площади клапана:

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

Динамика Открытия

Если моделируется динамика открытия, в ответ потока на смоделированное управляющее давление вводится задержка. p _{управление} становится динамическим давлением управления, _{p dyn}; в противном случае _{p управление} является установившимся давлением. Текущее изменение динамического давления управления вычисляется на основе Opening time constant, τ:

${\dot{p}}_{d y n} = \frac{p_{c o n t r o l} - p_{d y n}}{τ} .$

По умолчанию Opening dynamics задано значение Off.

Порты

Сохранение

расширить все

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Точка входа жидкости в клапан. Когда давление управления превышает давления открытия, жидкость может выйти из этого порта.

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Точка выхода жидкости из клапана. Когда давление управления превышает давления открытия, жидкость может войти в клапан из этого порта.

`X` - Порт давления
изотермическая жидкость

Порт давления, который способствует управлению потоком через клапан.

Параметры

расширить все

`Pilot configuration` - Геометрия клапана
`Rigidly connected pilot spool and poppet` (по умолчанию) | `Disconnected pilot spool and poppet`

Геометрия клапана. Клапан может либо иметь механизм открытия, который соединяется с тарелкой клапана, в случае Rigidly connected pilot spool and poppet установка, или механизм открытия, который выровнен с, но свободно удаляется от, poppet клапана, в случае Disconnected pilot spool and poppet настройка. Выбор строения определяет расчет давления управления.

`Opening pilot pressure specification` - Эталонный перепад давления для управления клапаном
`Pressure at port X relative to port A` (по умолчанию) | `Pressure at port X relative to atmospheric pressure`

Эталонный перепад давления, используемый для управления клапаном. Этот дифференциал определяет перепад давления управления, который добавляется к перепаду давления между портами A и B и сравнивается с пороговым Cracking pressure differential клапана.

`Cracking pressure differential` - Порог давления
`0.01 MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Установите давление для операции клапана.

`Maximum opening pressure differential` - Максимальный перепад давления в открытом клапане
`0.02 MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальный перепад давления в открытом клапане. Это значение обеспечивает верхний предел давления симуляции, так что результаты остаются физическими.

`Pilot ratio` - Коэффициент площади порта управления
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений (0,1]

Отношение площади X порта к площади A порта.

`Maximum opening area` - Максимальная площадь клапана
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальная площадь клапана. Это значение используется для определения нормированного давления клапана и площади открытия клапана во время работы.

`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 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 клапан.

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

Коэффициент коррекции, учитывающий потери разряда в теоретических потоках.

`Critical Reynolds number` - Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения
`12` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения через отверстие.

`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.

`Opening dynamics` - Вводить ли задержку потока из-за открытия клапана
`Off` (по умолчанию) | `On`

Учитывать ли переходные эффекты для гидросистемы из-за открытия клапана. Установка значения Opening dynamics On аппроксимирует условия открытия путем введения задержки первого порядка в отклике давления. Этот Opening time constant также влияет на смоделированную динамику открытия.

`Opening time constant` - Время открытия клапана константа
`0.1 s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Константа, которая захватывает время, необходимое для достижения жидкости установившихся условий при открытии или закрытии клапана из одного положения в другое. Этот параметр влияет на смоделированную динамику открытия.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening dynamics равным On.

См. также

Запорный клапан (IL) | Запорный клапан (TL) | Уравновешивающий клапан (IL) | Клапан компенсатора давления (IL) | Клапан сброса давления (IL)

Введенный в R2020a

Документация

Pilot-Operated Check Valve (IL)

Описание

Управление давлением в клапане с помощью порта управления

Массовый расход жидкости

Параметризация Открытия

Динамика Открытия

Порты

Сохранение

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`X` - Порт давления
изотермическая жидкость

Параметры

`Pilot configuration` - Геометрия клапана
`Rigidly connected pilot spool and poppet` (по умолчанию) | `Disconnected pilot spool and poppet`

`Opening pilot pressure specification` - Эталонный перепад давления для управления клапаном
`Pressure at port X relative to port A` (по умолчанию) | `Pressure at port X relative to atmospheric pressure`

`Cracking pressure differential` - Порог давления
`0.01 MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum opening pressure differential` - Максимальный перепад давления в открытом клапане
`0.02 MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Pilot ratio` - Коэффициент площади порта управления
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений (0,1]

`Maximum opening area` - Максимальная площадь клапана
`1e-4 m^2` (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 в портах сохранения
`inf m^2` (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
`12` (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`

`Opening dynamics` - Вводить ли задержку потока из-за открытия клапана
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Opening time constant` - Время открытия клапана константа
`0.1 s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Pilot-Operated Check Valve (IL)

Описание

Управление давлением в клапане с помощью порта управления

Массовый расход жидкости

Параметризация Открытия

Динамика Открытия

Порты

Сохранение

A - Порт жидкости изотермическая жидкость

B - Порт жидкости изотермическая жидкость

X - Порт давления изотермическая жидкость

Параметры

Pilot configuration - Геометрия клапана Rigidly connected pilot spool and poppet (по умолчанию) | Disconnected pilot spool and poppet

Opening pilot pressure specification - Эталонный перепад давления для управления клапаном Pressure at port X relative to port A (по умолчанию) | Pressure at port X relative to atmospheric pressure

Cracking pressure differential - Порог давления 0.01 MPa (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Maximum opening pressure differential - Максимальный перепад давления в открытом клапане 0.02 MPa (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Pilot ratio - Коэффициент площади порта управления 1 (по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений (0,1]

Maximum opening area - Максимальная площадь клапана 1e-4 m^2 (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 в портах сохранения inf m^2 (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 12 (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

Opening dynamics - Вводить ли задержку потока из-за открытия клапана Off (по умолчанию) | On

Opening time constant - Время открытия клапана константа 0.1 s (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`X` - Порт давления
изотермическая жидкость

`Pilot configuration` - Геометрия клапана
`Rigidly connected pilot spool and poppet` (по умолчанию) | `Disconnected pilot spool and poppet`

`Opening pilot pressure specification` - Эталонный перепад давления для управления клапаном
`Pressure at port X relative to port A` (по умолчанию) | `Pressure at port X relative to atmospheric pressure`

`Cracking pressure differential` - Порог давления
`0.01 MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum opening pressure differential` - Максимальный перепад давления в открытом клапане
`0.02 MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Pilot ratio` - Коэффициент площади порта управления
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений (0,1]

`Maximum opening area` - Максимальная площадь клапана
`1e-4 m^2` (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 в портах сохранения
`inf m^2` (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
`12` (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`

`Opening dynamics` - Вводить ли задержку потока из-за открытия клапана
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Opening time constant` - Время открытия клапана константа
`0.1 s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина