Shuttle Valve (IL)

Односторонний переключающий клапан в изотермической гидравлической системе

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Изотермическая жидкость/Клапаны и Отверстия/Регулирующие Клапаны Направления

Описание

Блок Челночный клапан (IL) моделирует односторонний регулирующий клапан давления или коммутационный компонент в изотермической гидравлической сети. Поток через клапан перемещается от порта A или порта A1 до порта B. Когда перепад давления между A и A1, p _AA1, выше заданного порога давления, путь между портами A и B открыт, и порт при A1 закрывается. Путь был полностью изменен, когда давление достигает Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed. Когда _{p AA1} падает ниже давления порога, входное отверстие потока переключается на порт A1.

Массовый расход жидкости

Масса сохраняется через клапан:

${\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{A 1} + {\dot{m}}_{B} = 0.$

Поток между портами A и A1 отсутствует.

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 является открытой площадью клапана, либо между портами A и B или портами A1 и B.
A _порт является Cross-sectional area at ports A and B.
$\bar{ρ}$ - средняя плотность жидкости.
Δp - различие давления в клапане. В зависимости от пути потока через клапан, это или p A - _p B, _p A1 _- p B, или нормализованное давление при переключении между двумя входными портами, $\hat{p}$ , определено ниже.

Критическое различие давления, Δp _крик, является перепадом давления, связанным с Critical Reynolds number, Re _криком, и также зависит от пути потока через клапан:

$Δ p_{c r i t} = \frac{π \bar{ρ}}{8 A_{v a l v e}} {(\frac{ν {Re}_{c r i t}}{C_{d}})}^{2} .$

Критическое число Рейнольдса является точкой перехода режима течения между ламинарным и турбулентным потоком.

Падение давления описывает снижение давления в клапане из-за уменьшения площади и может измениться, если различные пути потока клапана имеют различные области. 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.

На площадь открытия A _{клапана} также влияет динамика открытия клапана.

Параметризация Открытия

Линейная параметризация площади клапана зависит от пути потока жидкости через клапан. Динамическая область основана на нормально открытом пути между портами A и B:

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

Нормированное давление, $\hat{p}$ является

$\hat{p} = \frac{p_{A A 1} - p_{o p e n, A 1 B}}{p_{o p e n, A B} - p_{o p e n, A 1 B}},$

когда p _AA1 находится между параметрами Pressure at which A-B is fully closed and A1-B is fully open и Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed. Если _{p AA1} ниже Pressure at which A-B is fully closed and A1-B is fully open , $\hat{p}$ равен 0. Если p _AA1 выше Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed , $\hat{p}$ равен 1.

Когда вход клапана переключается от порта A к порту A1, площадь открытия клапана:

$A_{v a l v e, A 1 B} = A_{\max} + A_{l e a k} - A_{v a l v e, A B} .$

Динамика Открытия

Если моделируется динамика открытия, в ответ потока на смоделированное управляющее давление вводится задержка. p _{управление} становится динамическим давлением управления, _{p dyn}; в противном случае _{p управление} является установившимся давлением. Текущее изменение динамического давления управления вычисляется на основе Opening time constant, τ:

${\dot{p}}_{d y n, A B} = \frac{p_{c o n t r o l} - p_{d y n, A B}}{τ} .$

По умолчанию Opening dynamics задано значение Off.

Численно-сглаженное давление

В крайних значениях области значений управляющего давления можно поддерживать числовую робастность в симуляции, настраивая блочное Smoothing factor. Сглаживающая функция применяется к каждому вычисленному управляющему давлению, но в основном влияет на симуляцию в крайних точках этой области значений.

Smoothing factor, s, применяется к нормированному давлению, $\hat{p}$ :

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

и сглаженное давление составляет:

Порты

Сохранение

расширить все

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Входной порт к клапану.

`A1` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Входной порт к клапану.

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Выходной порт из клапана.

Параметры

расширить все

`Pressure at which A-B is fully closed and A1-B is fully open` - Пороговое давление для полностью открытого входного отверстия A1
`-0.01 MPa` (по умолчанию) | скаляром

Порог давления между портами A и A1, ниже которого путь потока между портами A1 и B полностью открыта, а путь потока между портами A и B полностью закрыта.

`Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed` - Пороговое давление для полностью открытого входного отверстия A
`0.01 MPa` (по умолчанию) | скаляром

Порог давления между портами A и A1, выше которого путь потока между портами A и B полностью открыта, а путь потока между портами A1 и B полностью закрыта.

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

Максимальная открытая площадь клапана. Это значение используется для определения нормированного давления клапана и площади открытия клапана во время работы.

`Leakage area` - Площадь зазора 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.

`Cross-sectional area at ports A and B` - Площадь в портах сохранения
`inf m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Области во входном и выходном портах A, A1 и B, которые используются в уравнении скорость-давления, которое определяет массовый расход жидкости через клапан.

`Discharge coefficient` - Коэффициент расхода
`0.64` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Поправочный коэффициент, учитывающий потери разряда в теоретических потоках.

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

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения через отверстие.

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

Следует ли учитывать увеличение давления, когда жидкость течет из области меньшей площади поперечного сечения в область большей площади поперечного сечения.

`Opening dynamics` - Вводить ли задержку потока из-за открытия 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.

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

Константа, которая захватывает время, необходимое для достижения жидкости установившихся условий 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

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

Введенный в R2020a

Документация

Shuttle Valve (IL)

Описание

Массовый расход жидкости

Параметризация Открытия

Динамика Открытия

Численно-сглаженное давление

Порты

Сохранение

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`A1` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Параметры

`Pressure at which A-B is fully closed and A1-B is fully open` - Пороговое давление для полностью открытого входного отверстия A1
`-0.01 MPa` (по умолчанию) | скаляром

`Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed` - Пороговое давление для полностью открытого входного отверстия A
`0.01 MPa` (по умолчанию) | скаляром

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

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

`Cross-sectional area at ports A and B` - Площадь в портах сохранения
`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` - Учитывать ли увеличение давления при расширении площади
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Opening dynamics` - Вводить ли задержку потока из-за открытия клапана
`Off` (по умолчанию) | `On`

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

Зависимости

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Shuttle Valve (IL)

Описание

Массовый расход жидкости

Параметризация Открытия

Динамика Открытия

Численно-сглаженное давление

Порты

Сохранение

A - Порт жидкости изотермическая жидкость

A1 - Порт жидкости изотермическая жидкость

B - Порт жидкости изотермическая жидкость

Параметры

Pressure at which A-B is fully closed and A1-B is fully open - Пороговое давление для полностью открытого входного отверстия A1 -0.01 MPa (по умолчанию) | скаляром

Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed - Пороговое давление для полностью открытого входного отверстия A 0.01 MPa (по умолчанию) | скаляром

Maximum opening area - Максимальная площадь клапана 1e-4 m^2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

Cross-sectional area at ports A and B - Площадь в портах сохранения 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 - Учитывать ли увеличение давления при расширении площади Off (по умолчанию) | On

Opening dynamics - Вводить ли задержку потока из-за открытия клапана Off (по умолчанию) | On

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

`A1` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`Pressure at which A-B is fully closed and A1-B is fully open` - Пороговое давление для полностью открытого входного отверстия A1
`-0.01 MPa` (по умолчанию) | скаляром

`Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed` - Пороговое давление для полностью открытого входного отверстия A
`0.01 MPa` (по умолчанию) | скаляром

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

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

`Cross-sectional area at ports A and B` - Площадь в портах сохранения
`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` - Учитывать ли увеличение давления при расширении площади
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Opening dynamics` - Вводить ли задержку потока из-за открытия клапана
`Off` (по умолчанию) | `On`

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