Pressure-Reducing 3-Way Valve (IL)

Комбинированный клапан сброса давления и снижения давления в изотермической системе

  • Библиотека:
  • Simscape/Жидкости/Изотермическая жидкость/Клапаны и Отверстия/Клапаны Регулирования Давления

  • Pressure-Reducing 3-Way Valve (IL) block

Описание

Клапан 3-Way Снижения Давления (IL) является комбинацией клапанов сброса давления и снижения давления. Он поддерживает давление в выходном отверстии клапана, порт A, ограничивая площадь притока в порту P и вытесняя поток в порт T.

Функциональность клапана

Операция клапана запускается путем сравнения различия давления между портом T и портом A с порогом, заданным давлением. Когда давление между T и A, P управления, превышает это установленное давление, P устанавливает, уменьшает, порт P начинает закрываться. Переходное давление области значений определяет давления, которое испытывает клапан, когда оба клапана в портах P и T закрыты. Когда различие давления между портами A и T превышает область значений перехода давления, порт T открывается. То есть,Pset,relief=Pset,reducing+Prange+Ptransition. Это Pressure regulation range задается как для клапанов снижения давления, так и для клапанов сброса давления. Параметры клапана, такие как Leakage Area и Maximum Opening Area, одинаковы для всех портов.

Для моделирования сброса давления или снижения давления относительно другого элемента системы см. Pressure Compensator Valve (IL). Для моделирования снижения давления между выходным отверстием клапана и атмосферой смотрите Pressure-Reducing Valve (IL). Для моделирования сброса давления относительно клапана или между выходным отверстием клапана и атмосферным давлением смотрите Pressure Relief Valve (IL).

Контроль давления

Когда P управляете, P A - P T, превышает пороговое давление, P установите, уменьшая, клапан у порта P начинает закрываться. Когда Pressure transition range превышено, или когда P control > P set, сброс, клапан у порта T начинает открываться. Закрытие и открытие клапана параметризованы двумя способами:

  • Когда Set Pressure control установлено на Controlledподключите сигнал давления к порту Ps, установите постоянную Pressure regulation range и установите постоянную Pressure transition range. Редукционный клапан начинает закрываться P когда управление больше, чем P набор, уменьшая и P ниже, уменьшая. Реакция предохранительного клапана срабатывает P когда управление больше, чем P набор, сброс и ниже P макс, сброс. P max, рельеф является суммой Pressure regulation range и P набора, рельефа.

  • Когда Set Pressure control установлено на Constantзакрытие клапана в порте P постоянно регулируется либо линейной, либо табличной параметризацией. Точно так же открытие предохранительного клапана у порта T параметризовано линейно или поиском таблицы. Пример линейной параметризации редукционного клапана (сплошная линия) и предохранительного клапана (пунктирная линия) показан ниже.

    Когда Tabulated data опция выбран, P set, reduction и P max, reduction являются первым и последним параметрами Pressure differential vector for reducing valve, соответственно, и P set, relief и P max, relief являются первым и последним параметрами Pressure differential vector for relief valve, соответственно. Пример табличной параметризации как редукционного, так и разгрузочного клапанов показан ниже.

Массовый расход жидкости

Импульс сохраняется через клапан:

m˙A+m˙reducing+m˙relief=0.

Массовый расход жидкости через клапаны вычисляется как:

m˙reducing=CdAPA2ρ¯PRloss,reducing(1(APAAport)2)Δpreducing[Δpreducing2+Δpcrit,reducing2]1/4,

m˙relief=CdAAT2ρ¯PRloss,relief(1(AATAport)2)Δprelief[Δprelief2+Δpcrit,relief2]1/4,

где:

  • C d является Discharge coefficient.

  • A - текущее открытое пространство клапана между портами A и P или A и T, как показано нижним индексом.

  • A порт является Cross-sectional area at ports A, P & T.

  • ρ¯ - средняя плотность жидкости.

  • Δp - различие давления в клапане: p A - p B.

Критическое различие давления, Δp crit, является перепадом давления, сопоставленным с Critical Reynolds number, Re crit, точкой перехода режима течения между ламинарным и турбулентным потоками, которая соответствует либо компоненту снижения давления, либо компоненту сброса давления клапана:

Δpcrit=πρ¯8A(νRecritCd)2,

где A является либо A PA, либо A AT, соответствующим восстановительному или сбросному компоненту клапана, соответственно.

Падение давления описывает снижение давления в клапане из-за уменьшения площади. PR потерь рассчитывается как:

PRloss=1(AAport)2(1Cd2)CdAAport1(AAport)2(1Cd2)+CdAAport.

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.

Площадь открытия A определяется параметризацией открытия (для Constant только клапаны) редукционного клапана (P к A) или предохранительного клапана (A к T) и динамики открытия клапана.

Параметризация открытия и закрытия

Линейная параметризация площади клапана для редукционного клапана

Avalve=p^reducing(AleakAmax)+Amax,

а для предохранительного клапана это

Avalve=p^relief(AmaxAleak)+Aleak.

Нормированное давление, p^является

p^=pcontrolpsetpmaxpset,

где заданное и максимальное давления являются соответствующими настройками редукционного или предохранительного клапана.

В крайних точках областей значений сброса и уменьшения давления клапана можно поддерживать числовую робастность в симуляции, настраивая блок Smoothing factor. При ненулевом коэффициенте сглаживания функция сглаживания применяется к каждому вычисленному давлению, но в основном влияет на симуляцию в крайних пределах этих областей значений.

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

p^smoothed=12+12p^2+(f4)212(p^1)2+(f4)2.

В Tabulated data параметризация, утечка A, PA и A max, PA являются первым и последним параметрами Opening area vector reducing valve, соответственно, и утечка A, AT и A max, AT являются первым и последним параметрами Opening area vector for relief valve, соответственно. Сглаженное нормированное давление также используется, когда коэффициент сглаживания ненулевой с линейной интерполяцией и ближайшей экстраполяцией.

Динамика Открытия

Если Opening dynamics смоделированы, в ответ потока на открытие клапана вводится задержка. A клапан становится динамической площадью открытия или закрытия, A dyn; A противном случае клапан является установившейся площадью открытия. Эта площадь характерна для восстановительных и сбросных компонентов клапана, A PA или A AT, соответственно. Мгновенное изменение динамической площади открытия вычисляется на основе Opening time constant , τ:

p˙dyn=pcontrolpdynτ.

По умолчанию Opening dynamics задано значение Off.

Допущения и ограничения

Трением между клапаном и жидкостью, гидравлической силой жидкости на компонентах клапана и эффектом инерции жидкости пренебрегают.

Порты

Сохранение

расширить все

Порт выхода жидкости из клапана.

Порт входа жидкости в клапан.

Порт сброса жидкости в клапан.

Вход

расширить все

Переменный сигнал устанавливает давление для операции управляемого клапана.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Set pressure control равным Controlled.

Параметры

расширить все

Метод операции клапана. A Constant клапан открывается или закрывается линейно в фиксированной области значений значений регулирования давления и перехода давления или в соответствии с табличными данными о давлении и площади открытия, которые вы предоставляете. A Controlled клапан открывается или закрывается в соответствии с переменным сигналом установленного давления на порте Pset в фиксированной области значений регулирования давления и перехода давления. Выбранная настройка применяется как к операции редукционного, так и предохранительного клапана.

Метод моделирования открытия или закрытия клапана. Открытие клапана параметризовано или линейно, что коррелирует площадь открытия с заданной областью значений давления, или таблицей значений, которые вы обеспечиваете, чтобы коррелировать площадь открытия клапана с данными о перепаде давления.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Set pressure control равным Constant.

Перепад давления между портом T и портом A. Когда этот установленный перепад давления превзойден, клапан в порте P начинает закрываться. Закрытие параметризовано линейно или интерполяционной таблицей, как определено в Opening parameterization.

Рабочее давление области значений редукционного клапана. Регулирование давления области значений находится между Set pressure differential и максимальным рабочим давлением клапана. В конце Pressure regulation range редукционный клапан закрывается, и начинается Pressure transition range.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите

  • Set pressure control с Controlled, или

  • Set pressure control с Constant и Opening parameterization к Linear.

Давление области значений трехходового клапана. Этот параметр определяет область значений давления, который начинается в конце Pressure regulation range, над которым оба порта P и T закрыты. Ниже этой области значений восстановительный клапан в порту P открыт для потока, и выше этой области значений открывается предохранительный клапан в порту T.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите либо:

  • Set pressure control с Controlled

  • Set pressure control с Constant и Opening parameterization к Linear

Площадь поперечного сечения клапана (P - A или A - T) в положении полностью открытого отверстия.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите либо:

  • Set pressure control с Controlled

  • Set pressure control с Constant и Opening parameterization к Linear

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.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите либо:

  • Set pressure control с Controlled

  • Set pressure control с Constant и Opening parameterization к Linear

Вектор значений перепадов давления для табличной параметризации площади открытия. Векторные элементы соответствуют единице к единице значениям в параметре Opening area vector reducing valve. Значения вектора перепада давления перечислены в порядке возрастания и должны иметь то же количество элементов, что и параметр Opening area vector reducing valve. Линейная интерполяция используется между точками данных таблицы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Set pressure control равным Constant и Opening parameterization к Tabulated data.

Вектор значений площади открытия для табличной параметризации площади открытия. Векторные элементы должны соответствовать один к одному значениям в параметре Pressure differential vector for reducing valve. Области перечислены в порядке убывания. Линейная интерполяция используется между точками данных таблицы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Set pressure control равным Constant и Opening parameterization к Tabulated data.

Вектор значений перепадов давления для табличной параметризации площади открытия. Векторные элементы соответствуют единице к единице значениям в параметре Opening area vector relief valve. Значения вектора перепада давления перечислены в порядке возрастания и должны иметь то же количество элементов, что и параметр Opening area vector relief valve. Линейная интерполяция используется между точками данных таблицы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Set pressure control равным Constant и Opening parameterization к Tabulated data.

Вектор значений площади открытия для табличной параметризации площади открытия. Векторные элементы должны соответствовать один к одному значениям в параметре Pressure differential vector for relief valve. Области перечислены в порядке возрастания. Линейная интерполяция используется между точками данных таблицы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Set pressure control равным Constant и Opening parameterization к Tabulated data.

Площадь поперечного сечения входного и выходного портов A, P и T. Эта область используется в уравнении скорость-давления, которое определяет массовый расход жидкости через отверстие.

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

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения через клапан.

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.

Учитывает увеличение давления, когда жидкость течет из области меньшей площади поперечного сечения в область большей площади поперечного сечения. Это увеличение давления не фиксируется, когда Pressure recovery установлено на Off.

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

Начальная площадь поперечного сечения порта P во время динамического открытия. Это значение используется, чтобы вычислить текущую площадь открытия для динамического открытия между P и A на следующем временном шаге.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening dynamics равным On.

Начальная площадь поперечного сечения порта T открытия во время динамического открытия. Это значение используется, чтобы вычислить текущую площадь открытия для динамического открытия между A и T на следующем временном шаге.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening dynamics равным On.

Константа, которая захватывает время, необходимое для достижения жидкости устойчивого состояния 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.

Введенный в R2020a