Клапан, используемый для регулирования перепада давления через гидравлический компонент
Simscape/Жидкости/Гидравлика (изотермическая )/Клапаны/Регулирующие Клапаны Давления
Блок Pressure Compensator моделирует поток через клапан, который ограничивает так, чтобы поддерживать заданный перепад давления между выбранными двумя гидравлическими узлами. Клапан имеет четыре гидравлических порта, два являются каналами потока (вход, A и выход, B) и два датчика давления (X и Y). Нормально открытый клапан сжимается, когда перепад давления от X до Y повышается над установкой давления клапана. Падение площади открытия является функцией перепада давления - пропорциональной ей в линейной параметризации (блок по умолчанию) или общей функцией от него в табличной параметризации. Клапан служит своему назначению до тех пор, пока он не достигнет предела своей области значений значений регулирования давления - точки, в которой клапан полностью закрыт, и перепад давления может снова не уменьшиться.
Вычисление площади открытия зависит от параметризации клапана, выбранной для блока: или Linear area-opening relationship или Tabulated data - Area vs. pressure.
Если Valve parameterization параметров блоков находится в настройке по умолчанию Linear area-opening relationshipплощадь открытия вычисляется как:
где:
S Max - это значение, заданное в параметре Maximum passage area блока.
Δp Set является значением, заданным в параметре Valve pressure setting block.
Δp XY - перепад давления между портом X и портом Y:
где p - абсолютное давление в порте, обозначенном нижним индексом (X или Y).
k - линейная константа пропорциональности:
где в свою очередь:
S Утечка - это значение, заданное в параметре Leakage area блока.
Δp Reg задан в параметре Valve regulation range блока.
При и ниже настройки давления в клапане площадь открытия составляет площадь полностью открытого клапана:
При максимальном давлении и выше площадь открытия такова, что только из-за внутренних утечек:
где максимальный перепад давления Δp Max является суммой:
Площадь открытия в Linear area-opening relationship параметризация
Если для Valve parameterization параметров блоков задано значение Tabulated data - Area vs. pressureплощадь открытия вычисляется как:
где S XY является табличной функцией, созданной из параметров Pressure drop vector и Opening area vector блоков. Функция основана на линейной интерполяции (для точек в области данных) и экстраполяции по ближайшему соседу (для точек вне области значений данных). Утечки и максимальные площади открытия являются минимальными и максимальными значениями Valve opening area vector параметры блоков .
Площадь открытия в Tabulated data - Area vs. pressure параметризация
По умолчанию динамика открытия клапана игнорируется. Принято, что клапан реагирует мгновенно на изменения перепада давления без временной задержки между началом нарушения порядка давления и увеличенным открытием клапана, которое создает нарушение порядка. Если такие временные лаги имеют последствия в модели, можно захватить их, установив значение Opening dynamics параметров блоков Include valve opening dynamics. Затем клапаны открываются каждый со скоростью, заданной выражением:
где τ - мера времени, необходимая для мгновенной площади открытия (индекс In) для достижения нового установившегося значения (индекс SS).
Основная цель области утечек закрытого клапана состоит в том, чтобы гарантировать, что ни в коем случае фрагмент гидравлической сети не будет изолируем от остальной части модели. Такие изолированные фрагменты уменьшают числовую робастность модели и могут замедлить симуляцию или вызвать ее неудачу. Утечки обычно присутствуют в незначительных количествах в реальных клапанах, но в модели их точное значение менее важно, чем это небольшое число, больше нуля. Площадь утечек получается из параметров блоков того же имени.
Причины падения давления, происходящих в каналах клапана, проигнорированы в блоке. Безотносительно их характера - внезапных изменений сечения, искривлений линии потока - только их совокупный эффект рассматривается во время симуляции. Этот эффект получен в блоке коэффициентом расхода, мерой скорости потока жидкости через клапан относительно теоретического значения, которое это имело бы в идеальном клапане. Скорость потока жидкости через клапан определяется как:
где:
q - объемная скорость потока жидкости через клапан.
C D является значением параметра Discharge coefficient блока.
S - площадь открытия клапана.
Δp AB - перепад давления между портом A и портом B.
p Crit является перепадом давления, при котором поток переключается между режимами ламинарного и турбулентного течения.
Вычисление критического давления зависит от настройки Laminar transition specification параметров блоков. Если этот параметр находится в настройке по умолчанию By pressure ratio:
где:
p Atm - это атмосферное давление (как определено для соответствующей гидравлической сети).
p Avg является средним значением давления прибора в портах A и B.
β Crit является значением параметра Laminar flow pressure ratio блока.
Если вместо этого для Laminar transition specification параметров блоков задано значение By Reynolds number:
где:
Re Crit является значением параметра Critical Reynolds number блока.
ν - кинематическая вязкость, заданная для гидравлической сети.
D H является текущим гидравлическим диаметром:
