Pressure-Reducing Valve (IL)

Редукционный клапан в изотермической системе

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

Описание

Блок Редукционный Клапан (IL) моделирует редукционный клапан в изотермической гидравлической сети. Клапан остается открытым, когда давление в порте B меньше заданного давления. Когда давление в порте B достигает или превышает это установленное давление, клапан закрывается. Блок функционирует на основе перепада между установленным давлением и давлением в порте B. Для регулирования давления на основе другого элемента в гидросистеме, смотрите блок Pressure Compensator Valve (IL).

Контроль давления

Доступны две опции управления клапаном:

Когда Set pressure control установлено на Controlledсоедините сигнал давления с портом Ps и задайте постоянную Pressure regulation range. Реакция клапана будет срабатывать, когда P B больше, чем _{P набор}, Set pressure (gauge) и ниже _P max, сумма заданного давления и пользовательских Pressure regulation range. Давление в порте B действует как давление управления, _{P управления}, для этого клапана.
Когда Set pressure control установлено на Constantоткрытие клапана постоянно регулируется между P _{набором} и _{P max} либо линейной, либо табличной параметризацией. Когда Tabulated data выбрана опция, P _набор и _{P max} являются первым и последним параметрами Pressure differential vector, соответственно.

Массовый расход жидкости

Импульс 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.

Площадь открытия A _{клапана} определяется параметризацией закрытия (для Constant только клапаны) и динамику открытия клапана.

Закрытие параметризации

Линейная параметризация площади клапана

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

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

$\hat{p} = \frac{p_{c o n t r o l} - p_{s e t}}{p_{\max} - p_{s e t}},$

В крайних точках области значений давления клапана можно поддерживать числовую робастность в симуляции, настраивая блочное Smoothing factor. При ненулевом коэффициенте сглаживания функция сглаживания применяется ко всем вычисленным давлениям в клапане, 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:

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

В Tabulated data параметризация, A _max и _{A утечки} являются первым и последним параметрами Opening area vector, 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, _{A dyn}; _A противном случае _клапан является установившейся площадью открытия. Мгновенное изменение динамической площади открытия 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 повернуты Off.

Статическая динамика задается такой же параметризацией, как и открытие клапана, и основана на управляющем давлении, p _{управлении}. Ненулевая Smoothing factor может обеспечить дополнительную числовую стабильность, когда клапан находится в почти закрытом или почти открытом положении.

Порты

Сохранение

расширить все

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Входная или выходная точка клапана.

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Входная или выходная точка клапана.

Вход

расширить все

`Ps` - Установите сигнал давления
физический сигнал

Порог давления переменного сигнала для управляемого клапана операции.

Зависимости

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

Параметры

расширить все

`Set pressure control` - Метод операции клапана
`Constant` (по умолчанию) | `Controlled`

Метод операции клапана. A Constant клапан закрывается линейно в фиксированной области значений значений регулирования давления или в соответствии с табличными данными о давлении и площади открытия, которые вы предоставляете. A Controlled клапан закрывается согласно переменному сигналу установленного давления в порте Pset в фиксированной области значений значений регулирования давления.

`Opening parameterization` - Метод моделирования открытия или закрытия клапана
`Linear` (по умолчанию) | `Tabular data`

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.

`Set pressure (gauge)` - Абсолютное давление, после которого срабатывает клапан
`0.1` МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Абсолютное давление, за пределами которого срабатывает операция клапана.

Зависимости

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

`Pressure regulation range` - область значений рабочего давления клапана
`0.1` МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Рабочее давление области значений клапана. Область значений регулирования давления начинается в Set pressure (gauge), и конец области значений является максимальным рабочим давлением клапана.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите либо:

Set pressure control с Controlled
Set pressure control с Constant и Opening parameterization к Linear

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

Площадь поперечного сечения клапана в его 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

`Leakage area` - Площадь зазора клапана 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.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите либо:

Set pressure control с Controlled
Set pressure control с Constant и Opening parameterization к Linear

`Pressure differential vector` - Вектор значений перепада давления для табличной параметризации
`[0.2 : 0.2 : 1.2]` MPa (по умолчанию) | вектор с 1 байтом n

Вектор значений перепадов давления для табличной параметризации площади открытия клапана. Векторные элементы должны соответствовать один к одному элементам в параметре Opening area vector. Элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0. Линейная интерполяция используется между точками данных таблицы.

Зависимости

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

`Opening area vector` - Площади открытия клапана для табличной параметризации
`[1e-05, 8e-06, 6e-06, 4e-06, 2e-06, 1e-10]` m ^ 2 (по умолчанию) | вектор 1-by- n

Вектор площадей открытия клапана для табличной параметризации площади открытия клапана. Векторные элементы должны соответствовать один к одному элементам в параметре Pressure differential vector. Элементы перечислены в порядке убывания и должны быть больше 0. Линейная интерполяция используется между точками данных таблицы.

Зависимости

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

`Cross-sectional area at ports A and B` - Площадь на входе или выходе клапана
`inf` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения входного и выходного портов A и B. Эти области 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. Значение по умолчанию для коэффициента расхода клапана в Simscape™ Fluids™ составляет 0,64.

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

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения через клапан.

`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` - Учитывает увеличение давления при расширении площади
`Off` (по умолчанию) | `On`

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.

`Opening dynamics` - Учитывать ли реакцию потока на открытие клапана
`Off` (по умолчанию) | `On`

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

`Initial opening area` - Открытая зона в начале симуляции
`1e-10` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Начальная площадь поперечного сечения открытия во время динамического открытия. Это значение используется для вычисления мгновенной площади открытия на следующем временном шаге.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening dynamics равным On.

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

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.

См. также

Клапан компенсатора давления (IL) | Компенсированный давлением 3-Way клапан управления потоком (IL) | Клапан управления потоком с компенсацией давления (IL) | Клапан 3-Way снижения давления (IL)

Введенный в R2020a

Документация

Pressure-Reducing Valve (IL)

Описание

Контроль давления

Массовый расход жидкости

Закрытие параметризации

Динамика Открытия

Порты

Сохранение

A - Порт жидкости изотермическая жидкость

B - Порт жидкости изотермическая жидкость

Вход

Ps - Установите сигнал давления физический сигнал

Зависимости

Параметры

Set pressure control - Метод операции клапана Constant (по умолчанию) | Controlled

Opening parameterization - Метод моделирования открытия или закрытия клапана Linear (по умолчанию) | Tabular data

Зависимости

Set pressure (gauge) - Абсолютное давление, после которого срабатывает клапан 0.1 МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Pressure regulation range - область значений рабочего давления клапана 0.1 МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Maximum opening area - Площадь полностью открытого клапана 1e-4 m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Leakage area - Площадь зазора клапана в положении полностью закрытого отверстия 1e-10 m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Pressure differential vector - Вектор значений перепада давления для табличной параметризации [0.2 : 0.2 : 1.2] MPa (по умолчанию) | вектор с 1 байтом n

Зависимости

Opening area vector - Площади открытия клапана для табличной параметризации [1e-05, 8e-06, 6e-06, 4e-06, 2e-06, 1e-10] m ^ 2 (по умолчанию) | вектор 1-by- n

Зависимости

Cross-sectional area at ports A and B - Площадь на входе или выходе клапана 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 150 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Smoothing factor - Численный коэффициент сглаживания 0.01 (по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Pressure recovery - Учитывает увеличение давления при расширении площади Off (по умолчанию) | On

Opening dynamics - Учитывать ли реакцию потока на открытие клапана Off (по умолчанию) | On

Initial opening area - Открытая зона в начале симуляции 1e-10 m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

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

`Ps` - Установите сигнал давления
физический сигнал

`Set pressure control` - Метод операции клапана
`Constant` (по умолчанию) | `Controlled`

`Opening parameterization` - Метод моделирования открытия или закрытия клапана
`Linear` (по умолчанию) | `Tabular data`

`Set pressure (gauge)` - Абсолютное давление, после которого срабатывает клапан
`0.1` МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Pressure regulation range` - область значений рабочего давления клапана
`0.1` МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

`Leakage area` - Площадь зазора клапана в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Pressure differential vector` - Вектор значений перепада давления для табличной параметризации
`[0.2 : 0.2 : 1.2]` MPa (по умолчанию) | вектор с 1 байтом n

`Opening area vector` - Площади открытия клапана для табличной параметризации
`[1e-05, 8e-06, 6e-06, 4e-06, 2e-06, 1e-10]` m ^ 2 (по умолчанию) | вектор 1-by- n

`Cross-sectional area at ports A and B` - Площадь на входе или выходе клапана
`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
`150` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Smoothing factor` - Численный коэффициент сглаживания
`0.01` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

`Pressure recovery` - Учитывает увеличение давления при расширении площади
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Opening dynamics` - Учитывать ли реакцию потока на открытие клапана
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Initial opening area` - Открытая зона в начале симуляции
`1e-10` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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