Pressure Relief Valve (IL)

Клапан сброса давления в изотермической системе

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

Описание

Клапан сброса давления (IL) моделирует клапан сброса давления в изотермической гидравлической сети. Клапан остается закрытым, когда давление меньше заданного значения. При достижении или превышении этого давления клапан открывается. Это установленное давление является либо пороговым перепадом давления над клапаном, между портами A и B, либо между портом A и атмосферным давлением. 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 P когда _{управление}, перепад давления между портами A и B, больше, чем _{P установлено} и ниже _P макс_{. P} max является суммой P набора и области значений значений регулирования давления.
Когда Set pressure control установлено на Constantоткрытие клапана постоянно регулируется между _{набором} P и _{P max}. Существуют две опции регулирования давления, доступных в параметре Pressure control specification: _{P управление} может быть перепадом давления между портами A и B или перепадом давления между портом A и атмосферным давлением. Площадь открытия затем моделируется 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 открытия (для Constant только клапаны) и динамику открытия клапана.

Параметризация Открытия

Линейная параметризация площади клапана:

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

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, _утечка A и _{макс A} 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 отверстие 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

Переменный сигнал устанавливает давление для операции управляемого клапана.

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 открывается 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 открывается согласно переменному сигналу установленного давления в порте Ps в фиксированной области значений значений регулирования давления.

`Pressure control specification` - Перепад давления, используемый для управления клапаном
`Pressure differential` (по умолчанию) | `Pressure at port A`

Перепад давления, используемый для управления клапаном. Выбор Pressure differential устанавливает различие давления между портом A и портом, B как триггер для управления давлением. Выбор Pressure at port A устанавливает абсолютное давление в порте A или различие между давлением в порту A и атмосферным давлением в качестве триггера для регулирования давления.

`Set pressure (gauge)` - Пороговое давление
`0.1` МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Абсолютное давление, за пределами которого операция клапана срабатывает, когда Pressure control specification относительно порта A.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Set pressure control равным Constant и Pressure control specification к Pressure at port A.

`Set pressure differential` - Пороговое давление
`0` МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Давление, после которого срабатывает операция клапана. Это - установленное давление, когда Pressure control specification относительно перепада давления между портами A и B.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Set pressure control равным Constant и Pressure control specification к Pressure differential.

`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 с установленного давления клапана, и конец области значений является максимальным рабочим давлением клапана.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите

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

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

Метод моделирования открытия или закрытия клапана. Открытие клапана параметризовано или линейно, или таблицей значений, которые коррелируют площадь с перепадом давления.

`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, поддерживается на 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` - Значения 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-10, 2e-06, 4e-06, 6e-06, 8e-06, 1e-05]` 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 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.

`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, определяющем 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

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` - Учитывать ли 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`

Учитывать ли 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.

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

Начальная площадь поперечного сечения отверстия 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.

Примеры моделей

Priority Valve Controlling Two Hydraulic Motors

Приоритетный Клапан Управления Двумя Гидравлическими Двигателями

Трехходовой регулирующий клапан с компенсацией давления. Этот клапан поддерживает постоянную скорость потока жидкости через главный гидравлический двигатель, который соединяется с компенсированным давлением выходным отверстием клапана управления потоком. Он действует как приоритетный клапан, отвлекая избыточный поток на вспомогательный гидравлический двигатель, если главный гидравлический двигатель получает достаточно жидкости, чтобы поддерживать заданную скорость вращения. Вспомогательный двигатель полностью отключен, если нет достаточного потока для приведение в действие главного гидравлического двигателя.

Гидростатическая коробка передач

Гидравлическая трансмиссия, созданная из насоса переменного объема и мотора постоянного объема. Трубопроводы между насосом и двигателем соединены двумя подпорными клапанами (обратными клапанами) и нагнетательным насосом со стороны насоса и двух давлений предохранительными клапанами со стороны мотора. Двигатель загрязняет механическую нагрузку, состоящую из инерции, вязкого трения и изменяющегося во времени крутящего момента. Система проверяется как с положительным, так и с отрицательной скоростью потока жидкости насоса путем изменения перемещения насоса.

См. также

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

Введенный в R2020a

Документация

Pressure Relief Valve (IL)

Описание

Контроль давления

Массовый расход жидкости

Параметризация Открытия

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

Pressure control specification - Перепад давления, используемый для управления клапаном Pressure differential (по умолчанию) | Pressure at port A

Set pressure (gauge) - Пороговое давление 0.1 МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Set pressure differential - Пороговое давление 0 МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

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

Зависимости

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

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 - Значения 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-10, 2e-06, 4e-06, 6e-06, 8e-06, 1e-05] 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

Pressure recovery - Учитывать ли 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

Примеры моделей

Приоритетный Клапан Управления Двумя Гидравлическими Двигателями

Гидростатическая коробка передач

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`

`Pressure control specification` - Перепад давления, используемый для управления клапаном
`Pressure differential` (по умолчанию) | `Pressure at port A`

`Set pressure (gauge)` - Пороговое давление
`0.1` МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Set pressure differential` - Пороговое давление
`0` МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

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

`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` - Значения 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-10, 2e-06, 4e-06, 6e-06, 8e-06, 1e-05]` 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

`Pressure recovery` - Учитывать ли 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