Pressure Reducing Valve (TL)

Клапан управления давлением для поддержания пониженного давления в части гидросистемы

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

Описание

Блок Pressure Reducing Valve (TL) представляет клапан для поддержания пониженного давления в фрагмент гидросистемы. Клапан остается полностью открытым, когда давление в порту B ниже, чем установленное давление клапана. При заданном давлении орган управления клапана перемещается, чтобы уменьшить скорость потока жидкости через клапан. Площадь открытия клапана продолжает уменьшаться с увеличением давления до тех пор, пока не останется только поток утечек.

Функция сглаживания позволяет площади открытия клапана плавно изменяться между полностью закрытым и полностью открытым положениями. Функция сглаживания делает это путем удаления внезапных изменений площади открытия в нулевом и максимальном положениях мяча. Рисунок показывает эффект сглаживания на кривой площади открытия клапана.

Сглаживание кривой площади открытия

Баланс массы

Уравнение сохранения массы в клапане

${\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{B} = 0,$

где:

${\dot{m}}_{A}$ - массовый расход жидкости в клапан через порт А.
${\dot{m}}_{B}$ - массовый расход жидкости в клапан через порт B.

Баланс импульса

Уравнение сохранения импульса в клапане

$p_{A} - p_{B} = \frac{\dot{m} \sqrt{{\dot{m}}^{2} + {\dot{m}}_{c r}^{2}}}{2 ρ_{A v g} C_{d}^{2} S^{2}} [1 - {(\frac{S_{R}}{S})}^{2}] P R_{L o s s},$

где:

p A и _p B - это давления в портах А и B.
$\dot{m}$ - массовый расход жидкости.
${\dot{m}}_{c r}$ - критический массовый расход жидкости.
ρ _Avg - средняя плотность жидкости.
C d - коэффициент расхода.
S R является площадью открытия клапана.
S - площадь входного отверстия клапана.
PR _Loss - это отношение давления:

$P R_{L o s s} = \frac{\sqrt{1 - {(S_{R} / S)}^{2} (1 - C_{d}^{2})} - C_{d} (S_{R} / S)}{\sqrt{1 - {(S_{R} / S)}^{2} (1 - C_{d}^{2})} + C_{d} (S_{R} / S)} .$

Площадь открытия клапана вычисляется как

$S_{R} = {\begin{array}{l} S_{M a x}, & p_{c o n t r o l} \leq p_{s e t} \\ S_{M a x} (1 - λ_{L}) + S_{L i n e a r} λ_{L}, & p_{c o n t r o l} < p_{M i n} + Δ p_{s m o o t h} \\ S_{L i n e a r}, & p_{c o n t r o l} \leq p_{M a x} - Δ p_{s m o o t h} \\ S_{L i n e a r} (1 - λ_{R}) + S_{L e a k} λ_{R}, & p_{c o n t r o l} < p_{M a x} \\ S_{L e a k}, & p_{c o n t r o l} \geq p_{M a x} \end{array},$

где:

S _Утечка - это площадь утечек клапана.
S _Linear является площадью открытия линейного клапана:

$S_{L i n e a r} = (\frac{S_{L e a k} - S_{M a x}}{p_{M a x} - p_{s e t}}) (p_{c o n t r o l} - p_{s e t}) + S_{M a x}$
S _Max является максимальной площадью открытия клапана.
p _{управления} является давлением управления клапаном:

$p_{c o n t r o l} = p_{B}$
p _- давление в заданном клапане:

$p_{s e t} = p_{s e t, g a u g e} + p_{A t m}$
p _Min - это минимальное давление.
p _Max является максимальным давлением:

$p_{m a x} = p_{s e t, g a u g e} + p_{r a n g e} + p_{A t m}$
Δp - фрагмент области значений давления, для сглаживания.
λ L и _λ R являются кубическими полиномиальными функциями сглаживания

$λ_{L} = 3 {\bar{p}}_{L}^{2} - 2 {\bar{p}}_{L}^{3}$
и

$λ_{R} = 3 {\bar{p}}_{R}^{2} - 2 {\bar{p}}_{R}^{3}$
где:

${\bar{p}}_{L} = \frac{p_{c o n t r o l} - p_{s e t}}{(p_{s e t} + Δ p_{s m o o t h}) - p_{s e t}}$
и

${\bar{p}}_{R} = \frac{p_{B} - (p_{m a x} - Δ p_{s m o o t h})}{p_{m a x} - (p_{m a x} - Δ p_{s m o o t h})}$

Критический массовый расход жидкости

${\dot{m}}_{c r} = {Re}_{c r} μ_{A v g} \sqrt{\frac{π}{4} S_{R}} .$

Энергетический баланс

Уравнение сохранения энергии в клапане

$ϕ_{A} + ϕ_{B} = 0,$

где:

ϕ A - это расход энергии в клапан через порт A.
ϕ B - это расход энергии в клапан через порт B.

Порты

A - Порт терможидкости, представляющий входное отверстие А клапана
B - Порт терможидкости, представляющий вход в клапан B

Параметры

Вкладка « параметры»

Valve set pressure (gauge): Минимальное абсолютное давление в порту B, необходимое для приведения в действие клапана. Повышение давления выше установленного давления заставляет клапан постепенно закрываться, пока не останется только поток утечек. Значение по умолчанию 0.1 МПа.
Pressure regulation range: Различие максимального и заданного давления в порту B. Клапан начинает закрываться при заданном давлении. Он полностью закрыт при максимальном давлении. Значение по умолчанию 0.01 МПа.
Maximum opening area: Площадь поперечного сечения потока в полностью открытом состоянии. Это состояние соответствует давлениям ниже заданного давления. Значение по умолчанию 1e-4 МПа.

Leakage area: Совокупная площадь всех утечек жидкости в клапане. Площадь утечек помогает предотвратить числовые проблемы из-за изолированных участков гидросистемы. Для численной робастности установите этот параметр ненулевое значение. Значение по умолчанию 1e-12.

Smoothing factor

Доля кривой площади открытия, выраженная как доля от 0 до 1, для сглаживания. Блок заменяет разрывы в кривой площади открытия плавными переходами, которые охватывают указанную долю кривой. Значение по умолчанию 0.01.

Коэффициент сглаживания 0 соответствует линейной функции, которая является прерывистой при давлениях заданной и максимальной площадей. Коэффициент сглаживания 1 соответствует нелинейной функции, которая постоянно изменяется во всей области функций.

Коэффициент сглаживания между 0 и 1 соответствует непрерывной кусочно-линейной функции с плавными нелинейными переходами при давлениях заданной и максимальной площадей и линейных сегментах в другом месте.

Сглаживание кривой площади открытия

Cross-sectional area at ports A and B

Площадь потока в входных отверстиях клапана. Входные отверстия приняты равными в размере. Значение по умолчанию 0.01 м ^ 2.

Characteristic longitudinal length

Приблизительная длина клапана. Этот параметр обеспечивает меру продольной шкалы клапана. Значение по умолчанию 0.1 м ^ 2.

Discharge coefficient

Полу-эмпирический параметр, обычно используемый как мера эффективности клапана. Коэффициент расхода определяется как отношение фактического массового расхода жидкости через клапан к его теоретическому значению.

Блок использует этот параметр для расчета эффектов геометрии клапана на массовые расходы жидкости. Учебники и таблицы данных клапанов являются общими источниками значений коэффициентов расхода. По определению все значения должны быть больше 0 и меньше 1. Значение по умолчанию 0.7.

Critical Reynolds number

Число Рейнольдса, соответствующее переходу между режимами ламинарного и турбулентного течения. Поток через клапан принимается ламинарным ниже этого значения и турбулентным над ним. Соответствующие значения для использования зависят от конкретной геометрии клапана. Значение по умолчанию 12.

Вкладка Переменные

Mass flow rate into port A: Массовый расход жидкости в компонент через порт A в начале симуляции. Значение по умолчанию 1 kg/s.

Документация

Pressure Reducing Valve (TL)

Описание

Баланс массы

Баланс импульса

Энергетический баланс

Порты

Параметры

Вкладка « параметры»

Вкладка Переменные

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Pressure Reducing Valve (TL)

Описание

Баланс массы

Баланс импульса

Энергетический баланс

Порты

Параметры

Вкладка « параметры»

Вкладка Переменные

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 ®