Pressure-Compensated 3-Way Flow Control Valve

Гидравлическое давление, компенсирующее трехходовой клапан

Библиотека

Клапаны управления потоком

Описание

Блок Pressure-Compensated 3-Way Flow Control Valve представляет 3-сторонний регулирующий клапан потока с компенсацией давления как модель , основанная на таблице данных. Модель клапана включает отверстие с отверстием переменного сечения и нормально закрытый регулирующий давление клапан, соединенный параллельно с отверстием. Целью клапана управления давлением является поддержание заданного перепада давления через отверстие путем отвода некоторого потока от порта А к баку (порту R), если перепад давления превышает заданное значение. Порт C управляет открытием отверстия, как показано на следующем рисунке.

В зависимости от данных, перечисленных в каталогах производителей или таблицах данных для вашего конкретного клапана, можно выбрать одну из следующих опций модели параметризации:

By maximum area and opening - Используйте эту опцию, если в таблице данных указана только максимальная площадь отверстия и максимальный штрих поршня управления.
By area vs. opening table - Используйте эту опцию, если в каталоге или табличных данных представлена таблица площади канала отверстия, основанная на перемещении органа управления A=A(h).

В первом случае площадь канала принимается линейно зависимой от перемещения органа управления, то есть отверстие принимается закрытым, если начальное открытие отверстия установлено на ноль, а положение органа управления также равняется нулю. Максимальное открытие отверстия происходит при максимальном перемещении. Во втором случае площадь прохода определяется одномерной интерполяцией из таблицы A=A(h).

Представление клапана управления давлением не учитывает инерцию, трение или гидравлические силы. Клапан имеет следующее соотношение площадь-перепад давления:

$A_{p c} = {\begin{array}{l} A_{l e a k} & для p < p_{s e t} \\ (p - p_{s e t}) \frac{A_{\max_p c}}{p_{r e g}} & для p_{s e t} \leq p \leq (p_{s e t} + p_{r e g}) \\ A_{\max_p c} & для p > (p_{s e t} + p_{r e g}) \end{array}$

где

A _ПК	Площадь канала клапана регулирования давления
p	Перепад давления на отверстии
p _набор	Предустановленный перепад давления
p _reg	Область значений регулирования
A _{max _} pc	Максимальная площадь клапана управления давлением
A _утечки	Площадь утечки закрытого отверстия для компенсатора давления

Как для отверстия переменного сечения, так и для компенсатора давления, небольшая площадь утечек существует даже после того, как отверстие полностью закрыто. Физически он представляет собой возможный зазор в закрытом клапане, но основной целью параметра является поддержание вычислительной целостности контура путем предотвращения изоляции фрагмента системы после того, как клапан полностью закрыт. Изолированная или «висящая» часть системы может повлиять на вычислительную эффективность и даже вызвать отказ расчетов.

После определения площади блок вычисляет скорость потока жидкости как для отверстия, так и для компенсатора давления согласно следующим уравнениям:

$q = C_{D} \cdot A \sqrt{\frac{2}{ρ}} \cdot \frac{p}{{(p^{2} + p_{c r}^{2})}^{1 / 4}}$

$A = {\begin{array}{l} A_{p c} & для компенсатора давления \\ A_{o r} & для отверстия переменного сечения \end{array}$

$A_{p c} = {\begin{array}{l} h \cdot A_{\max} / h_{\max} + A_{l e a k} & для h > 0 \\ A_{l e a k} & для h < = 0 \end{array}$

h = <reservedrangesplaceholder1> 0 + x

$p = {\begin{array}{l} p_{A} - p_{R} & для компенсатора давления \\ p_{A} - p_{B} & для отверстия переменного сечения \end{array}$

$p_{c r} = \frac{ρ}{2} {(\frac{{Re}_{c r} \cdot ν}{C_{D} \cdot D_{H}})}^{2}$

$D_{H} = \sqrt{\frac{4 A}{π}}$

где

q	Скорость потока жидкости
p	Перепад давления
p A, _p B, p R	Абсолютные давления на клеммах блоков
C D	Коэффициент расхода потока
A	Площадь канала мгновенного отверстия
A _max	Максимальная площадь отверстия
A _утечки	Площадь утечек закрытого отверстия
h _max	Максимальное перемещение поршня управления
<reservedrangesplaceholder0> 0	Начальное открытие
x	Перемещение органа управления из начального положения
h	Открытие отверстия
ρ	Плотность жидкости
ν	Кинематическая вязкость жидкости
p _cr	Минимальное давление турбулентного течения
Re _cr	Критическое число Рейнольдса
D H	Гидравлический диаметр мгновенного отверстия

Связи A, B и R являются гидравлическими портами, сопоставленными с входным, выходным и обратным отверстиями клапана, соответственно. Связь C является портом физического сигнала, через который управляется открытие отверстия. Блок имеет положительное направление от порта А до порта B. Положительный сигнал на порту C открывает клапан.

Допущения и ограничения

Инерция жидкости и загрузка компенсатора давления не учитываются.

Вкладка отверстие переменного сечения

Orifice parameterization

Выберите один из следующих методов определения отверстия:

By maximum opening and area - Обеспечить значения максимальной площади постоянного отверстия и максимального открытия отверстия. Площадь канала линейно зависит от перемещения органа управления, то есть отверстие закрывается при исходном положении поршня управления (нулевое перемещение), и максимальное открытие происходит при максимальном перемещении. Это метод по умолчанию.
By orifice area vs. orifice opening table - Предоставить табличные данные по открытиям отверстия и соответствующим площадям постоянного отверстия. Площадь прохода определяется одномерным поиском таблицы. У вас есть выбор из двух методов интерполяции и двух методов экстраполяции.

Orifice maximum area

Площадь полностью открытого отверстия. Значение значения параметров должно быть больше нуля. Значение по умолчанию 1e-4 м ^ 2. Этот параметр используется, если Orifice parameterization установлено на By maximum opening and area.

Orifice maximum opening

Максимальное перемещение поршня управления. Значение значения параметров должно быть больше нуля. Значение по умолчанию 0.005 m. Этот параметр используется, если для Orifice parameterization задано значение By maximum opening and area.

Tabulated orifice openings

Вектор значений входа для открытий отверстия, заданный как одномерный массив. Вектор входных значений должен быть строго увеличен. Значения могут быть неоднородно разнесены. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции: необходимо задать как минимум два значения для линейной интерполяции, как минимум три значения для сплайна-интерполяции. Значения по умолчанию, в мм, следующие [-6, 0, 1, 3, 6, 9, 15]. Этот параметр используется, если Orifice parameterization установлено на By orifice area vs. orifice opening table. Tabulated orifice openings значения будут использоваться вместе с Tabulated orifice area значениями для одномерного поиска в таблице.

Tabulated orifice area

Вектор площадей постоянного отверстия, заданный как одномерный массив. Вектор должен быть того же размера, что и вектор открытий отверстия. Все значения должны быть положительными. Значения по умолчанию в см ^ 2 [1e-7, 1e-6, 0.08, 0.145, 0.96, 1, 1.001]. Этот параметр используется, если Orifice parameterization установлено на By orifice area vs. orifice opening table.

Interpolation method

Этот параметр используется, если Orifice parameterization установлено на By orifice area vs. orifice opening table. Выберите один из следующих методов интерполяции для аппроксимации выхода значения, когда вход значение находится между двумя последовательными сеточными точками:

Linear - Выберите эту опцию, чтобы получить лучшую эффективность.
Smooth - Выберите эту опцию, чтобы создать непрерывную кривую с непрерывными производными первого порядка.

Для получения дополнительной информации об алгоритмах интерполяции смотрите PS Lookup Table (1D) блочной страницы с описанием.

Extrapolation method

Этот параметр используется, если Orifice parameterization установлено на By orifice area vs. orifice opening table. Выберите один из следующих методов экстраполяции для определения значения выхода, когда значение входа находится вне диапазона, заданного в списке аргументов:

Linear - Выберите эту опцию, чтобы создать кривую с непрерывными производными первого порядка в области экстраполяции и на контуре с областью интерполяции.
Nearest - Выберите эту опцию, чтобы создать экстраполяцию, которая не идет выше высшей точки в данных или ниже самой нижней точки в данных.

Для получения дополнительной информации об алгоритмах экстраполяции см. PS Lookup Table (1D) блочной страницы с описанием.

Orifice initial opening

Начальное открытие отверстий. Параметр может быть положительным (приоткрытое отверстие), отрицательным (перекрывающееся отверстие) или 0 для установки нулевого перекрытия. Значение по умолчанию 0.

Orifice flow discharge coefficient

Полуэмпирический коэффициент, который используется при расчете скорости потока жидкости через отверстие. Его значение зависит от геометрических свойств отверстия и обычно приводится в учебниках или таблицах данных производителя. Значение по умолчанию 0.6.

Orifice 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 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 Orifice critical Reynolds number.

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 Orifice laminar transition specification установлен в Pressure ratio.

Orifice 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 12. Этот параметр видим, только если параметр Orifice laminar transition specification установлен в Reynolds number.

Orifice leakage area

Общая площадь возможных утечек в полностью закрытом отверстии. 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-9 м ^ 2.

Вкладка Компенсатор Давления

Pressure differential across orifice setting

Различие давления, который должен поддерживаться через отверстие переменного сечения компенсатором давления. Значение по умолчанию 6e5 Па.

Pressure differential regulation range

Увеличение давления на заданном уровне, необходимое для полного открытия отверстия компенсатора давления. Чем меньше значение области значений, тем выше чувствительность клапана. Значение по умолчанию 0.5e5 Па.

Pressure compensator maximum area

Площадь полностью открытого компенсатора давления. Значение значения параметров должно быть больше нуля. Значение по умолчанию 1e-4 м ^ 2.

Pressure compensator flow discharge coefficient

Полуэмирический коэффициент, который используется при расчете скорости потока жидкости через компенсатор давления. Значение по умолчанию 0.6.

Pressure compensator 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 Pressure compensator 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 Pressure compensator critical Reynolds number.

Pressure compensator 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 Pressure compensator laminar transition specification установлен в Pressure ratio.

Pressure compensator 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 12. Этот параметр видим, только если параметр Pressure compensator laminar transition specification установлен в Reynolds number.

Pressure compensator leakage area

Общая площадь возможных утечек в полностью закрытом отверстии. Должно быть больше 0. Основной целью параметра является поддержание вычислительной целостности цепи путем предотвращения изоляции фрагмента системы после полного закрытия клапана. Значение по умолчанию 1e-9 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 клапана.
B: Гидравлический порт сопоставлен с выходным отверстием клапана.
R: Гидравлический порт, который соединяется с баком.
C: Порт управления физическим сигналом.

Документация

Pressure-Compensated 3-Way Flow Control Valve

Библиотека

Описание

Допущения и ограничения

Параметры

Вкладка отверстие переменного сечения

Вкладка Компенсатор Давления

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

Pressure-Compensated 3-Way Flow Control Valve

Библиотека

Описание

Допущения и ограничения

Параметры

Вкладка отверстие переменного сечения

Вкладка Компенсатор Давления

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 ®