2-Way Directional Valve (IL)

Клапан контроля потока с 2 путями в изотермических системах

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Изотермическая Жидкость / Valves & Orifices / Направленные Распределительные клапаны

Описание

Блок 2-Way Directional Valve (IL) представляет двухсторонний клапан, такой как клапан отключения. Используйте этот блок, чтобы симулировать уменьшающий поток элемент управления, который отвечает на давления в другой части системы.

Блок использует отверстие переменного сечения, чтобы управлять потоком между портами A и B. Физический сигнал в порте S инициировал движение золотника открыть или закрыть клапан. Для получения дополнительной информации о том, как блок вычисляет скорость потока жидкости через отверстие переменного сечения, смотрите Отверстие (IL).

Параметризация отверстия

Можно параметрировать открытие клапана линейно или при помощи табличных данных.

Линейный

Когда вы устанавливаете Orifice parameterization на Linear - Area vs. spool travel, площадь открытия является линейной функцией золотника, путешествуют на расстояние.

$A_{o r i f i c e} = \frac{(A_{\max} - A_{l e a k})}{Δ S_{\max}} Δ S + A_{l e a k},$

где

_Aorifice является площадью открытия.
ΔS является входом расстояния перемещения золотника в порте S. $Δ S = S - S_{\max} + Δ S_{\max} .$
_ΔSmax является значением параметра Spool travel between closed and open orifice.
_ALeak является значением параметра Leakage area.
_Amax является значением параметра Maximum orifice area.

Отметьте линейное масштабирование от _ALeak до _Amax на рисунке.

Когда клапан находится в почти открытой или почти закрытой позиции, можно обеспечить числовую робастность в симуляции путем корректировки блока Smoothing factor. Блок вычисляет нормированную область клапана как

$\hat{A} = \frac{(A_{o r i f i c e} - A_{l e a k})}{(A_{\max} - A_{l e a k})} .$

Блок применяет параметр Smoothing factor, s, чтобы сглаживать нормированную область клапана как

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

Наконец, блок масштабирует сглаживавшую, нормированную область клапана как

$A_{s m o o t h e d} = {\hat{A}}_{s m o o t h e d} (A_{\max} - A_{l e a k}) + A_{l e a k} .$

Сведенный в таблицу

Когда вы устанавливаете Orifice parameterization на Tabulated data - Area vs. spool travel, блок использует Spool travel vector и параметры Orifice area vector, чтобы задать отношение между _Aorifice и ΔS интерполяцией. _Aleak и _Amax являются первыми и последними параметрами параметра Orifice area vector, соответственно.

Когда вы устанавливаете Orifice parameterization на Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop, блок использует Volumetric flow rate table, q(ds,dp), Pressure drop vector, dp и параметры Spool travel vector, ds, чтобы задать объемный расход, q( ΔS , p ).

Визуализируйте открытия отверстия

Чтобы визуализировать смещения золотника и смещение, щелкните правой кнопкой по блоку и выберите Fluids> Plot Valve Characteristics. График показывает клапану открытую область или объемный расход в зависимости от положения золотника.

После того, как вы примените изменения в параметрах блоков, нажмите Reload Data в окне рисунка.

Рисунок показывает настройку клапана с:

Набор Spool position at maximum orifice area к 2e-3 m.
Набор Spool travel between closed and open orifice к 6e-3 m.

Все другие параметры в значениях по умолчанию.

Plot of area versus spool position for each orifice.

Поведение отказа

Когда вы устанавливаете Enable faults на On, открытие клапана останавливается в заданном положении золотника в ответ на то, как вы устанавливаете параметр Fault trigger:

Temporal — Отказ происходит в то время, когда вы задаете в параметре Simulation time for fault event.
External — Отказы происходят в ответ на внешний триггер от порта Tr.

Можно выбрать тип отказа при помощи параметра Spool position when faulted:

Negative — Блок замораживает клапан в своем наименьшем значении. Таблица показывает, которые оценивают использование блока в зависимости от установки параметра Orifice parameterization.

Установка параметра Orifice parameterization	Заморозьте значение положения
`Linear - Area vs. spool travel`	Параметр Leakage area
`Tabulated data - Area vs. spool travel`	Первый элемент параметра Orifice area vector
`Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop`	Первая строка параметра Volumetric flow rate table, q(ds,dp)

Positive — Клапан замораживается в его самом большом значении. Таблица показывает, которые оценивают использование блока в зависимости от установки параметра Orifice parameterization.

Установка параметра Orifice parameterization	Заморозьте значение положения
`Linear - Area vs. spool travel`	Параметр Maximum opening area
`Tabulated data - Area vs. spool travel`	Последний элемент параметра Orifice area vector
`Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop`	Последняя строка параметра Volumetric flow rate table, q(ds,dp)

Maintain last value — Клапан замораживается в его последнем значении. Таблица показывает, которые оценивают использование блока в зависимости от установки параметра Orifice parameterization.

Установка параметра Orifice parameterization	Заморозьте значение положения
`Linear - Area vs. spool travel`	Открытая область клапана, когда триггер произошел
`Tabulated data - Area vs. spool travel`	Открытая область клапана, когда триггер произошел
`Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop`	Текущее положение

Обратите внимание на то, что, когда вы устанавливаете Orifice parameterization на Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop, объемный расход продолжает изменяться согласно скачкам давления при клапане после замораживаний клапана.

Из-за числового сглаживания в экстремальных значениях области клапана, блок применяет минимальную область, которая больше, чем Leakage area и максимум, который меньше, чем Maximum orifice area пропорционально значению Smoothing factor.

После триггеров отказа клапан остается в неработающей области для остальной части симуляции.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Изотермический жидкий порт сохранения.

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Изотермический жидкий порт сохранения.

Входной параметр

развернуть все

`S` — Буферизуйте смещение, m
физический сигнал

Физический сигнал сопоставлен со смещением золотника в m. Положительное значение заставляет клапан открываться.

`Tr` — Внешний триггер отказа
физический сигнал

Порт физического сигнала сопоставлен с внешним триггером отказа. Инициирование происходит, когда значение больше 0.5.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Enable faults на On и Fault trigger к External.

Параметры

развернуть все

Model parameterization

`Orifice parameterization` — Отношение площади открытия
`Linear - area vs. spool travel` (значение по умолчанию) | `Tabulated data - Area vs. spool travel` | `Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop`

Метод использование блока, чтобы вычислить площадь потока клапана. Чтобы узнать больше, смотрите Параметризацию Отверстия.

`Spool position at maximum orifice area` — Золотник возмещен в максимальной площади
`5e-3` `m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Положение золотника перемещается член, когда клапан полностью открыт. Значение по умолчанию представляет полированную нулем систему. Положительное, ненулевое значение представляет underlapped, или частично закрытый, система. Отрицательное, ненулевое значение представляет перекрытую систему, где клапан остается открытым в области значений смещений.

`Spool travel between closed and open orifice` — Максимальный диапазон золотника
`5e-3` `m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Смещение золотника в максимальном клапане открыло область.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization на Linear - area vs. spool travel.

`Maximum orifice area` — Область полностью открытого клапана
`1e-4` `m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальная область клапана испытана в процессе моделирования.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization на Linear - area vs. spool travel.

`Leakage area` — Область разрыва клапана, когда в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10` `m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Сумма всех разрывов, когда клапан находится в положении полностью закрытого отверстия. Блок обеспечивает любую область, меньшую, чем это значение в определенной площади утечки. Этот параметр способствует числовой устойчивости путем поддержания непрерывности в потоке.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization на Linear - area vs. spool travel.

`Spool travel vector` — Буферизуйте вводные значения расстояния
[0, .002, .004, .007, .017] `m` (значение по умолчанию) | вектор

Вектор из поршня управления путешествует на расстояния. Положительное значение открывает клапан. Значения в этом векторе соответствуют непосредственные значениям в параметре Orifice area vector. Значения должны возрасти от 0. Блок интерполирует точки линейно.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization на Tabulated data - Area vs. spool travel.

`Orifice area vector` — Значения площади открытия клапана
`[1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, .00011438, .00034356]` `m^2` (значение по умолчанию) | вектор

Вектор из значений области клапана для табличной параметризации площади открытия. Значения в этом векторе соответствуют непосредственные элементам в параметре Spool travel vector. Первым элементом этого вектора является область утечки, и последним элементом является максимальная область клапана. Блок интерполирует точки линейно.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization на Tabulated data - Area vs. spool travel.

`Spool travel vector, ds` — Табличный золотник вводные значения расстояния
[0, .002, .004, .007, .017] `m` (значение по умолчанию) | вектор

Вектор из поршня управления путешествует на расстояния. Вектор перемещения золотника формирует независимую ось параметром Pressure drop vector, dp для 3-D зависимого параметра Volumetric flow rate table, q(ds,dp). Прямое вытеснение соответствует открытию клапана. Значения возрастают от 0. Блок интерполирует точки линейно.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization на Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

`Pressure drop vector, dp` — Табличные значения перепада давления
[.3, .5, .7] `MPa` (значение по умолчанию) | вектор

Вектор из значений перепада давления для объемного расхода. Вектор перепада давления формирует независимую ось параметром Spool travel vector, ds для 3-D зависимого параметра Volumetric flow rate table, q(ds,dp). Значения должны быть положительными и возрасти. Блок интерполирует точки линейно

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization на Tabulated data -Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

`Volumetric flow rate table, q(ds,dp)` — Объемный расход для данного перемещения золотника и перепада давления
`[1.7e-05, 2e-05, 2.6e-05; .0035, .0045, .0053; .7, .9, 1.06; 1.96, 2.5, 3; 6, 7.7, 9.13]` `m^3/s` (значение по умолчанию) | матрица

M-by-N матрица объемных расходов на основе независимых значений перепада давления и золотника путешествует на расстояние. M и N являются размерами коррелированых векторов:

M является числом элементов в параметре Pressure drop vector, dp.
N является числом элементов в параметре Spool travel vector, ds.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization на Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

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

Разрядите потерю для гидравлической структуры. Коэффициент расхода по умолчанию для клапана в Simscape™ Fluids™ 0.64.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization на также:

Tabulated data - Area vs. spool travel
Linear - area vs. spool travel

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

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения через клапан.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization на также:

Tabulated data - Area vs. spool travel
Linear - area vs. spool travel

`Smoothing factor` — Числовой коэффициент сглаживания
0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Непрерывный коэффициент сглаживания, который вводит слой постепенного изменения, базирующегося к ответу потока, когда клапан находится в почти открытых и почти закрытых позициях. Чтобы увеличить устойчивость вашей симуляции в этих режимах, установите этот параметр на ненулевое значение меньше чем один.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization на Linear - area vs. spool travel.

`Pressure recovery` — Увеличиваются ли с учетом давления в расширениях области
`On` (значение по умолчанию) | `Off`

Увеличиваются ли с учетом давления когда потоки жидкости с области меньшей площади поперечного сечения в область большей площади поперечного сечения.

`Cross-sectional area at ports A and B` — Область Valve при сохранении портов
`inf` `m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения в портах A и B. Блок использует эту область в уравнении скорости потока жидкости давления, чтобы определить объемный расход через клапан.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Orifice parametrization на также:

Tabulated data - Area vs. spool travel
Linear - area vs. spool travel

Отказы

`Enable faults` — Опция отказа
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

Включите внешне или временно инициированные отказы. Когда отказ происходит, блок устанавливает область клапана на значение, заданное в параметре Spool position when faulted.

`Spool position when faulted` — Установите давшие сбой характеристики
`Positive` (значение по умолчанию) | `Negative` | `Maintain last value`

Устанавливает неработающее положение золотника клапана. Можно принять решение для клапана захватить, когда золотник находится в положительном положении, отрицательном положении, или в положении, когда отказ инициировал.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults на On.

`Fault trigger` — Внешняя или временная триггерная опция
`Temporal` (значение по умолчанию) | `External`

Происходит ли отказ из-за внешнего события или в требуемое время.

External — Физический сигнал в порте Tr, который больше 0.5 инициировал отказ.
Temporal — Блок устанавливает область клапана на значение, заданное в параметре Spool position when faulted, если симуляция достигает времени, заданного в параметре Simulation time for fault event.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults на On.

`Simulation time for fault event` — Время, в которое инициирован сбой
5 `s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Время симуляции, когда отказ происходит.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults на On и Fault trigger к Temporal.

Примеры модели

Привод стопки развертки

Привод, который управляет устройством рабочий модуль, выполняющий последовательность трех технологических операций: крупная развертка, прекрасная развертка и расширение. Скорость привода контролируется одним из трех компенсированных давлению клапанов контроля потока, измеряющих, возвращаются, текут из цилиндра. Выбор соответствующего управления потоками выполняется распределительными клапанами, которые активируются блоком управления.

Система смазки

Упрощенная версия системы смазки питается центробежным насосом. Система состоит из пяти главных модулей: Накачайте Модуль, Очистите Модуль, Коллектор Теплообменника, Коллектор Сопла и Блок управления. И насос и очищать модуль создаются вокруг центробежного насоса. Очищать Модуль собирает жидкость, разряженную соплами, и качает ее назад в резервуар Модуля Насоса. Блок управления генерирует команды, чтобы обойти или теплообменник, представленный как локальное сопротивление, или блок сопел. В действительной системе эти команды сгенерированы датчиками температуры, установленными в полостях смазки.

Анализ отказа стиральной машины

Смоделируйте стиральную машину и введите отказ в его операции. Отказы водоснабжения машины в определенное время и этот пример моделируют отклик системы согласно этому сценарию. Электродвигатель выключает, и работа машины прерывается путем разряда частично заполненного внешнего барабана.

Введенный в R2020a

Документация

2-Way Directional Valve (IL)

Описание

Параметризация отверстия

Визуализируйте открытия отверстия

Поведение отказа

Порты

Сохранение

A — Жидкий порт изотермическая жидкость

B — Жидкий порт изотермическая жидкость

Входной параметр

S — Буферизуйте смещение, m физический сигнал

Tr — Внешний триггер отказа физический сигнал

Зависимости

Параметры

Model parameterization

Orifice parameterization — Отношение площади открытия Linear - area vs. spool travel (значение по умолчанию) | Tabulated data - Area vs. spool travel | Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop

Spool position at maximum orifice area — Золотник возмещен в максимальной площади 5e-3 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Spool travel between closed and open orifice — Максимальный диапазон золотника 5e-3 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Maximum orifice area — Область полностью открытого клапана 1e-4 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Leakage area — Область разрыва клапана, когда в положении полностью закрытого отверстия 1e-10 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Spool travel vector — Буферизуйте вводные значения расстояния[0, .002, .004, .007, .017] m (значение по умолчанию) | вектор

Зависимости

Orifice area vector — Значения площади открытия клапана [1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, .00011438, .00034356] m^2 (значение по умолчанию) | вектор

Зависимости

Spool travel vector, ds — Табличный золотник вводные значения расстояния[0, .002, .004, .007, .017] m (значение по умолчанию) | вектор

Зависимости

Pressure drop vector, dp — Табличные значения перепада давления[.3, .5, .7] MPa (значение по умолчанию) | вектор

Зависимости

Зависимости

Discharge coefficient — Коэффициент расхода0.64 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Critical Reynolds number — Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения150 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Smoothing factor — Числовой коэффициент сглаживания0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Зависимости

Pressure recovery — Увеличиваются ли с учетом давления в расширениях области On (значение по умолчанию) | Off

Cross-sectional area at ports A and B — Область Valve при сохранении портов inf m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Отказы

Enable faults — Опция отказа Off (значение по умолчанию) | On

Spool position when faulted — Установите давшие сбой характеристики Positive (значение по умолчанию) | Negative | Maintain last value

Зависимости

Fault trigger — Внешняя или временная триггерная опция Temporal (значение по умолчанию) | External

Зависимости

Simulation time for fault event — Время, в которое инициирован сбой5 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Примеры модели

Привод стопки развертки

Система смазки

Анализ отказа стиральной машины

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`S` — Буферизуйте смещение, m
физический сигнал

`Tr` — Внешний триггер отказа
физический сигнал

`Orifice parameterization` — Отношение площади открытия
`Linear - area vs. spool travel` (значение по умолчанию) | `Tabulated data - Area vs. spool travel` | `Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop`

`Spool position at maximum orifice area` — Золотник возмещен в максимальной площади
`5e-3` `m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Spool travel between closed and open orifice` — Максимальный диапазон золотника
`5e-3` `m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum orifice area` — Область полностью открытого клапана
`1e-4` `m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Leakage area` — Область разрыва клапана, когда в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10` `m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Spool travel vector` — Буферизуйте вводные значения расстояния
[0, .002, .004, .007, .017] `m` (значение по умолчанию) | вектор

`Orifice area vector` — Значения площади открытия клапана
`[1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, .00011438, .00034356]` `m^2` (значение по умолчанию) | вектор

`Spool travel vector, ds` — Табличный золотник вводные значения расстояния
[0, .002, .004, .007, .017] `m` (значение по умолчанию) | вектор

`Pressure drop vector, dp` — Табличные значения перепада давления
[.3, .5, .7] `MPa` (значение по умолчанию) | вектор

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

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

`Smoothing factor` — Числовой коэффициент сглаживания
0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

`Pressure recovery` — Увеличиваются ли с учетом давления в расширениях области
`On` (значение по умолчанию) | `Off`

`Cross-sectional area at ports A and B` — Область Valve при сохранении портов
`inf` `m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Enable faults` — Опция отказа
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

`Spool position when faulted` — Установите давшие сбой характеристики
`Positive` (значение по умолчанию) | `Negative` | `Maintain last value`

`Fault trigger` — Внешняя или временная триггерная опция
`Temporal` (значение по умолчанию) | `External`

`Simulation time for fault event` — Время, в которое инициирован сбой
5 `s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина