Valve Plate Orifice (IL)

Отверстие переменного сечения в изотермической аксиально-поршневой машине

  • Библиотека:
  • Simscape/Жидкости/Изотермическая жидкость/Насосы и двигатели/Вспомогательные компоненты

  • Valve Plate Orifice (IL) block

Описание

Блок Клапана Отверстие Диска (IL) моделирует отверстие в форме полумесяца между движущимися поршнями и насосом в аксиально-поршневой машине. Вращающиеся поршни периодически соединяются с входным или выходным отверстием насоса через диафрагму. Можно соединить два блока клапана диска с каждым цилиндром аксиально-поршневого насоса, чтобы представлять входное отверстие насоса и выходные пазы.

Вращающийся цилиндр с одним пазом полумесяца соединен с входным отверстием насоса в порте A и выходным отверстием насоса в порту B. Эти точки соединяются с пластиной между Pressure carryover angle и π радианы (180 степени) друг от друга. Угол поворота диска устанавливается сигналом на порт G. Угол положения цилиндра, γ, является суммой сигнала положения, G и начального смещения угла, Phase angle γ 0 :

γ=γ0+G.

γ всегда находится между 0 и 2,. Для любого комбинированного сигнала и смещения больше, чем 2, рад, γ поддерживается на уровне 2, и для любого комбинированного сигнала и смещения ниже, чем 0 рад, и γ поддерживается на уровне 0. Чтобы изменить начальное положение отверстия относительно паза, можно настроить параметр Phase angle.

Аксиально-поршневая машина с пятью поршнями

Цифры в схеме указывают компоненты аксиально-поршневой машины:

  1. Отверстие диска клапана

  2. Ротор

  3. Поршень

  4. Ведущий вал

  5. Наклонный диск

Угол цилиндра

Вращательное выравнивание цилиндра с пазом описывается следующими углами:

  • Угол цилиндра при повороте на паз, γ 1 :

    γ1=ΨrR

  • Угол цилиндра при полном повороте на паз, γ 2 :

    γ2=Ψ+rR

  • Угол цилиндра при повороте за паз, γ 3 :

    γ3=π2rR

  • Угол цилиндра при полном повороте за паз, γ 4 :

    γ4=π

где:

  • Ψ является Pressure carryover angle. Этот угол представляет среднее угловое расстояние, на котором поршень перемещается в период перехода давления от закрытого к открытому пазу.

  • r - половина Cylinder orifice diameter.

  • R является Cylinder block pitch radius.

Площадь открытия отверстия

Вычисление площади постоянного отверстия во время движения цилиндра

Площадь открытия перехода, которая является открытием между углами поворота цилиндра γ 1 и γ 2, вычисляется как:

Aγ1γ2=Sopening+SLeak=r2(2βopeningsin(2βopening))+SLeak.

Площадь закрытия перехода, которая является открытием между углами поворота цилиндра γ 3 и γ 4, вычисляется как:

Aγ3γ4=Sclosing+SLeak=r2(2βclosingsin(2βclosing))+SLeak,

где параметры открытия и закрытия:

βopening=cos1(Rrsin((ψ+rR)γ2)),

и

βclosing=cos1(Rrsin(γ(π2rR)2)).

Область между γ 2 и γ 3 Aγ2γ3=SMax+SLeak, и область между γ 4 и γ 1 Aγ4γ1=SLeak.Максимальное открытие отверстия SMax=πr2.

Ненулевая Smoothing factor может обеспечить дополнительную числовую стабильность, когда отверстие находится в почти закрытом или почти открытом положении.

Численно-сглаженный угол отверстия

На входных и выходных углах паза отверстия можно поддерживать числовую робастность в симуляции, настраивая Smoothing factor блоков. Функция сглаживания применяется ко всем вычисленным углам, но в основном влияет на симуляцию в крайних точках этой области значений.

Нормированный угол открытия перехода вычисляется как:

γ^open=γ(γ2γ1).

Smoothing factor, s, применяется к нормированному углу:

γ^open,smoothed=12+12γ^open2+(s4)212(γ^open1)2+(s4)2.

Сглаженный угол открытия перехода:

γopen,smoothed=γ^open,smoothed(γ2γ1).

Точно так же нормированный угол закрытия перехода является:

γ^close=γ(γ4γ3).

Smoothing factor, s, применяется к нормированному углу:

γ^close,smoothed=12+12γ^close2+(s4)212(γ^close1)2+(s4)2.

Сглаженный угол закрытия перехода является:

γclose,smoothed=γ^close,smoothed(γ4γ3)

Массовый расход жидкости

Поток через отверстие клапана диска вычисляется из зависимости площадь-давления:

m˙=CdAorifice2ρ¯Δp[Δp2+Δpcrit2]1/4,

где:

  • C d является Discharge coefficient.

  • A отверстие является площадью, открытой для потока.

  • ρ¯ - средняя плотность жидкости.

  • Δp - перепад давления над клапаном, P A - P B.

Критическое различие давления, Δp крик, является перепадом давления, связанным с Critical Reynolds number, Re криком, который является точкой перехода между ламинарным и турбулентным потоком в жидкости:

Δpcrit=πρ¯8Aorifice(νRecritCd)2.

Порты

Сохранение

расширить все

Точка входа в отверстие.

Выход точки из отверстия.

Вход

расширить все

Угол поворота цилиндра в радианах, заданный как физический сигнал..

Параметры

расширить все

Радиус тангажа вращающегося цилиндра.

Диаметр паза гидроцилиндра.

Среднее угловое расстояние поршень перемещается в течение периода перехода давления от закрытого к пазу открытия.

Начальный угол смещения диска. Полный угол между диском и пазом является суммой Phase angle и Pressure carryover angle, Ψ.

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.

Коэффициент коррекции, который учитывает потери разряда в теоретических потоках.

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения через отверстие.

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.

Введенный в R2020a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте