Pressure Relief Valve

Клапан для сброса давления сверх заданного значения из гидравлической линии

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Гидравлика (изотермическая )/Клапаны/Регулирующие Клапаны Давления

Описание

Блок Pressure Relief Valve моделирует поток через клапан, который открывается для выхода так, чтобы поддерживать заданный перепад давления между входным отверстием (порт A) и выходным отверстием (порт B). Нормально закрытый клапан открывается, когда перепад давления от A до B превышает настройку давления клапана. Площадь открытия клапана вычисляется как функция от превышения перепада давления, либо простое линейное выражение, либо (обычно нелинейная) табличная функция. Клапан служит своему назначению до тех пор, пока его площадь открытия не достигнет максимума - точки на пределе области значений значений регулирования клапана, за которую перепад давления снова может свободно расти, не уменьшаясь.

Открытие клапана

Вычисление площади открытия зависит от параметризации клапана, выбранной для блока: или Linear area-opening relationship или Tabulated data - Area vs. pressure.

Линейная параметризация

Если Valve parameterization параметров блоков находится в настройке по умолчанию Linear area-opening relationshipплощадь открытия вычисляется как:

$S (Δ p_{AB}) = S_{Leak} + k (Δ p_{AB} - Δ p_{Set}),$

где:

S _Max - это значение, заданное в параметре Maximum passage area блока.
Δp _Set является значением, заданным в параметре Valve pressure setting block.
Δp _AB - перепад давления между портом A и портом B:

$Δ p_{AB} = p_{A} - p_{B},$
где p - абсолютное давление в порте, обозначенном нижним индексом (A или B).
k - линейная константа пропорциональности:

$k = \frac{S_{Max} - S_{Leak}}{Δ p_{Reg}},$
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 такова, что только из-за внутренних утечек:

$S (Δ p_{AB} \leq Δ p_{Set}) = S_{Leak},$

При максимальном давлении и выше площадь открытия является площадью полностью открытого клапана:

$S (Δ p_{AB} \geq Δ p_{Max}) = S_{Max},$

где максимальный перепад давления Δp _Max является суммой:

$Δ p_{Max} = Δ p_{Set} + Δ p_{Reg} .$

Площадь открытия в Linear area-opening relationship параметризация

Табличная параметризация

Если для Valve parameterization параметров блоков задано значение Tabulated data - Area vs. pressureплощадь открытия вычисляется как:

$S = S (Δ p_{AB}),$

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

Динамика Открытия

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:

$\dot{S} = \frac{S (Δ p_{SS}) - S (Δ p_{In})}{τ},$

где τ - мера времени, необходимая для мгновенной площади открытия (индекс In) для достижения нового установившегося значения (индекс SS).

Leakage area

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.

Клапанные Скорости потока жидкости

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:

$q = C_{D} S \sqrt{\frac{2}{ρ}} \frac{Δ p_{AB}}{{[{(Δ p_{AB})}^{2} + p_{Критика}^{2}]}^{1 / 4}},$

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:

$p_{Crit} = (p_{Atm} + p_{Avg}) (1 - β_{Crit}),$

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:

$p_{Crit} = \frac{ρ}{2} {(\frac{{Re}_{Crit} ν}{C_{D} D_{H}})}^{2},$

где:

Re _Crit является значением параметра Critical Reynolds number блока.
ν - кинематическая вязкость, заданная для гидравлической сети.
D H является текущим гидравлическим диаметром:

$D_{H} = \sqrt{\frac{4 S}{π}} .$

Порты

Сохранение

расширить все

`A` - Вход в клапан
гидравлический (изотермическая жидкость)

Открытие, посредством которого поток может войти в клапан.

`B` - Выход клапана
гидравлический (изотермическая жидкость)

Открытие, посредством которого поток может выйти из клапана.

Параметры

расширить все

`Opening area parameterization` - Метод вычисления площади открытия клапана
`Linear area-opening relationship` (по умолчанию) | `Tabulated data - Area vs. pressure`

Метод вычисления площади открытия клапана. Настройка по умолчанию предписывает линейное соотношение между площадью открытия клапана и перепадом давления между его портами датчика. Альтернативная настройка позволяет, чтобы общее, нелинейное отношение было задано в сведенной в табличной форме.

`Maximum passage area` - Площадь открытия клапана в положении полностью открытого отверстия
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Площадь открытия клапана в положении полностью открытого отверстия. Клапан полностью открыт, если перепад давления от порта A до порта B превышает значение, заданное суммой параметров Valve pressure setting и Valve regulation range блоков.

Зависимости

Этот параметр активен, когда Opening area parameterization параметров блоков установлено на Linear area-pressure relationship.

`Valve pressure setting` - Перепад давления для поддержания от порта А до порта B
`30e5 Pa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах давления

Перепад давления между портом A и портом B, что клапан должен поддерживать. Клапан начинает открываться, когда перепад давления превышает заданное здесь значение. Если перепад давления меньше этого значения, клапан максимально закрывается, и площадь открытия задается в Leakage area параметров блоков.

Зависимости

Этот параметр активен, когда Opening area parameterization параметров блоков установлено на Linear area-pressure relationship.

`Valve regulation range` - Интервал перепада давления, в течение которого клапан предназначен для работы
`1.5e5 Pa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах давления

Интервал перепада давления, в течение которого клапан предназначен для работы. Этот интервал простирается от самого большого перепада давления, при котором клапан максимально закрыт, до самого низкого перепада давления, при котором клапан полностью открыт. Только в этой области значений клапан способен поддерживать заданную настройку давления.

Зависимости

Этот параметр активен, когда Opening area parameterization параметров блоков установлено на Linear area-pressure relationship.

`Flow Discharge coefficient` - Эмпирический коэффициент, заданный как отношение фактического массового расхода к идеальному
`0.7` (по умолчанию) | положительный безюнитный скаляр

Отношение фактической скорости потока жидкости через клапан к теоретическому значению, которое это имело бы в идеальном клапане. Этот полу-эмпирический параметр измеряет поток, пропускаемый через клапан: чем больше его значение, тем больше скорость потока жидкости. Этот параметр см. в листе данных клапана, если он доступен.

`Leakage area` - Площадь открытия клапана в максимально закрытом положении
`1e-10 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Площадь открытия клапана в положении полностью закрытого отверстия, когда остается только внутренние утечки между его портами. Этот параметр служит, в основном, чтобы гарантировать, что закрытие клапана не заставляет фрагменты тепловой гидравлической сети становиться изолированными. Точное значение, заданное здесь, менее важно, чем то, что это небольшое число, больше нуля.

Зависимости

Этот параметр активен, когда Opening area parameterization параметров блоков установлено на Linear area-pressure relationship.

`Pressure differential vector` - Вектор падения давления, при котором можно свести в таблицу площади открытия клапана
`[30.15E5 : 15E3 : 31.35E5] Pa` (по умолчанию) | вектор положительных чисел в единицах измерения давления

Вектор давления падает от порта A к порту B при котором определяется площадь открытия клапана. Векторные элементы должны увеличиться монотонно слева направо. Этот порядок важен при определении Opening area vector параметров блоков.

Блок использует эти данные, чтобы создать интерполяционную таблицу, по которой можно определить из абсолютного давления в порте B площади открытия клапана. Данные обрабатываются с линейной интерполяцией (в пределах табличных данных области значений) и экстраполяцией по ближайшему соседу (вне области значений).

Зависимости

Этот параметр активен, когда Opening area parameterization параметров блоков установлено на Tabulated data - Area vs. pressure.

`Opening area vector` - Вектор площадей открытия в заданных точках прерывания перепада давления
`[9E-5 : -1 : 1E-5] m^2` (по умолчанию) | вектор положительных чисел в единицах измерения площади

Вектор площадей открытия, соответствующий точкам останова, заданным в Pressure differential vector параметров блоков. Векторные элементы должны увеличиться монотонно слева направо (направление увеличения давления). Для наилучших результатов избегайте областей сплющенного откоса.

Блок использует эти данные, чтобы создать интерполяционную таблицу, по которой можно определить из перепада давления площадь открытия клапана. Данные обрабатываются с линейной интерполяцией (в пределах табличных данных области значений) и экстраполяцией по ближайшему соседу (вне области значений).

Зависимости

Этот параметр активен, когда Opening area parameterization параметров блоков установлено на Tabulated data - Area vs. pressure.

`Laminar transition specification` - Параметр, в терминах которого можно задать контур между ламинарным и турбулентным режимами
`Pressure ratio` (по умолчанию) | `Reynolds number`

Параметр, в терминах которого можно задать контур между режимами ламинарного и турбулентного течения. Отношение давления параметризации по умолчанию определяется как абсолютное давление на выходе, разделенное на то же самое на входном отверстии.

`Laminar flow pressure ratio` - Отношение давления, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами
`0.999` (по умолчанию) | положительный безюнитный скаляр

Отношение давления, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами. Отношение давления определяется как абсолютное давление на выходе, разделенное на то же самое на входном отверстии. Переход принимается плавным и центрированным на этом значении.

Зависимости

Этот параметр активен, когда Laminar transition specification параметров блоков установлено на Reynolds number.

`Critical Reynolds number` - число Рейнольдса на контуре между режимами ламинарного и турбулентного течения
`12` (по умолчанию) | положительный безюнитный скаляр

Число Рейнольдса, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами.

Зависимости

Этот параметр активен, когда Laminar transition specification параметров блоков установлено на Reynolds number.

`Opening dynamics` - Выбор, захватывать ли динамику открытия клапана
`Do not include valve opening dynamics` (по умолчанию) | `Include valve opening dynamics`

Выбор, захватывать ли динамику открытия клапана. Выбор Include valve opening dynamics заставляет клапан открываться постепенно, чтобы приблизиться к его новой установившейся площади в течение небольшого временного интервала. Характерное время для таких переходов приведено в Opening time constant параметров блоков.

Установка этого параметра на альтернативный Do not include valve opening dynamics эквивалентно заданию значения 0 для постоянной времени открытия. Площадь открытия в этом случае принимается для достижения своего нового установившегося значения мгновенно.

Включите динамику открытия, чтобы более точно захватить поведение реального клапана. Для достижения наилучшей эффективности симуляции в реальном времени используйте локальный решатель или вообще отключите динамику открытия клапана.

`Opening time constant` - Характеристическая шкала времени переходов открытия клапана
`0.1 s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах времени

Мера времени перехода клапана от площади открытия тока к новому установившемуся значению. Блок использует этот параметр, чтобы вычислить скорость, с которой клапан открывается, и от него мгновенная площадь открытия на следующем временном шаге.

Зависимости

Этот параметр активен, когда Opening dynamics параметров блоков установлено на Include valve opening dynamics.

`Initial area` - Площадь открытия в начале симуляции
`1e-12 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Площадь, нормальная к направлению потока внутри клапана в начале симуляции. Блок использует этот параметр, чтобы вычислить начальную скорость, с которой клапан открывается, и от него текущая площадь открытия на следующем временном шаге.

Зависимости

Этот параметр активен, когда Opening dynamics параметров блоков установлено на Include valve opening dynamics.

Документация

Pressure Relief Valve

Описание

Открытие клапана

Клапанные Скорости потока жидкости

Порты

Сохранение

`A` - Вход в клапан
гидравлический (изотермическая жидкость)

`B` - Выход клапана
гидравлический (изотермическая жидкость)

Параметры

`Opening area parameterization` - Метод вычисления площади открытия клапана
`Linear area-opening relationship` (по умолчанию) | `Tabulated data - Area vs. pressure`

`Maximum passage area` - Площадь открытия клапана в положении полностью открытого отверстия
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Зависимости

`Valve pressure setting` - Перепад давления для поддержания от порта А до порта B
`30e5 Pa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах давления

Зависимости

Зависимости

`Flow Discharge coefficient` - Эмпирический коэффициент, заданный как отношение фактического массового расхода к идеальному
`0.7` (по умолчанию) | положительный безюнитный скаляр

`Leakage area` - Площадь открытия клапана в максимально закрытом положении
`1e-10 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Зависимости

Зависимости

Зависимости

`Laminar transition specification` - Параметр, в терминах которого можно задать контур между ламинарным и турбулентным режимами
`Pressure ratio` (по умолчанию) | `Reynolds number`

`Laminar flow pressure ratio` - Отношение давления, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами
`0.999` (по умолчанию) | положительный безюнитный скаляр

Зависимости

`Critical Reynolds number` - число Рейнольдса на контуре между режимами ламинарного и турбулентного течения
`12` (по умолчанию) | положительный безюнитный скаляр

Зависимости

`Opening dynamics` - Выбор, захватывать ли динамику открытия клапана
`Do not include valve opening dynamics` (по умолчанию) | `Include valve opening dynamics`

`Opening time constant` - Характеристическая шкала времени переходов открытия клапана
`0.1 s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах времени

Зависимости

`Initial area` - Площадь открытия в начале симуляции
`1e-12 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Зависимости

Расширенные возможности

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

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Pressure Relief Valve

Описание

Открытие клапана

Клапанные Скорости потока жидкости

Порты

Сохранение

A - Вход в клапан гидравлический (изотермическая жидкость)

B - Выход клапана гидравлический (изотермическая жидкость)

Параметры

Opening area parameterization - Метод вычисления площади открытия клапана Linear area-opening relationship (по умолчанию) | Tabulated data - Area vs. pressure

Maximum passage area - Площадь открытия клапана в положении полностью открытого отверстия 1e-4 m^2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Зависимости

Valve pressure setting - Перепад давления для поддержания от порта А до порта B 30e5 Pa (по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах давления

Зависимости

Зависимости

Flow Discharge coefficient - Эмпирический коэффициент, заданный как отношение фактического массового расхода к идеальному 0.7 (по умолчанию) | положительный безюнитный скаляр

Leakage area - Площадь открытия клапана в максимально закрытом положении 1e-10 m^2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Зависимости

Зависимости

Зависимости

Laminar transition specification - Параметр, в терминах которого можно задать контур между ламинарным и турбулентным режимами Pressure ratio (по умолчанию) | Reynolds number

Laminar flow pressure ratio - Отношение давления, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами 0.999 (по умолчанию) | положительный безюнитный скаляр

Зависимости

Critical Reynolds number - число Рейнольдса на контуре между режимами ламинарного и турбулентного течения 12 (по умолчанию) | положительный безюнитный скаляр

Зависимости

Opening dynamics - Выбор, захватывать ли динамику открытия клапана Do not include valve opening dynamics (по умолчанию) | Include valve opening dynamics

Opening time constant - Характеристическая шкала времени переходов открытия клапана 0.1 s (по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах времени

Зависимости

Initial area - Площадь открытия в начале симуляции 1e-12 m^2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Зависимости

Расширенные возможности

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

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` - Вход в клапан
гидравлический (изотермическая жидкость)

`B` - Выход клапана
гидравлический (изотермическая жидкость)

`Opening area parameterization` - Метод вычисления площади открытия клапана
`Linear area-opening relationship` (по умолчанию) | `Tabulated data - Area vs. pressure`

`Maximum passage area` - Площадь открытия клапана в положении полностью открытого отверстия
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

`Valve pressure setting` - Перепад давления для поддержания от порта А до порта B
`30e5 Pa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах давления

`Leakage area` - Площадь открытия клапана в максимально закрытом положении
`1e-10 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

`Laminar transition specification` - Параметр, в терминах которого можно задать контур между ламинарным и турбулентным режимами
`Pressure ratio` (по умолчанию) | `Reynolds number`

`Laminar flow pressure ratio` - Отношение давления, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами
`0.999` (по умолчанию) | положительный безюнитный скаляр

`Critical Reynolds number` - число Рейнольдса на контуре между режимами ламинарного и турбулентного течения
`12` (по умолчанию) | положительный безюнитный скаляр

`Opening dynamics` - Выбор, захватывать ли динамику открытия клапана
`Do not include valve opening dynamics` (по умолчанию) | `Include valve opening dynamics`

`Opening time constant` - Характеристическая шкала времени переходов открытия клапана
`0.1 s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах времени

`Initial area` - Площадь открытия в начале симуляции
`1e-12 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

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