Ball Valve (G)

Клапан с продольным переводом мяча как элемент управления

расширьте все на странице
  • Библиотека:

  • Simscape / Жидкости / Газ / Valves & Orifices / Клапаны контроля потока

  • Ball Valve (G) block

Описание

Блок Ball Valve (G) моделирует отверстие с мячом перевода, который модерирует поток через клапан. В положении полностью закрытого отверстия мяч покоится в перфорированном месте, полностью блокируя жидкость от передачи между портами A и B. Областью между мячом и местом является площадь открытия клапана.

Блок поддерживает дозвуковые потоки до клапана критическое давление, когда дросселирование появляется, и скорость в нисходящем направлении отверстия остается постоянной. Блок не поддерживает сверхзвуковой поток.

Механика мяча

Блок моделирует смещение мяча, но не открытия клапана или заключительной динамики. Сигнал в порте L обеспечивает нормированное положение клапана. Полное положение мяча является суммой переменного смещения, полученного в порте L, L и его начальном Valve lift control offset, L 0: h(L)=L+h0, Обратите внимание на то, что h и L 0 являются нормированными расстояниями между 0 и 1, указывая на полностью закрытый клапан и полностью открытый клапан, соответственно.

Численное сглаживание

Числовое сглаживание может быть применено, чтобы смягчить разрывы в симуляции, когда клапан находится в почти открытой или почти закрытой позиции. Полином 3-го порядка аппроксимирует положение мяча в этих областях, как показано в этих двух рисунках ниже:

Симулированное положение клапана без сглаживания

Симулированное положение клапана со сглаживанием

Площадь открытия

Площадь открытия клапана зависит от Valve seat geometry, который может быть любой Sharp-edged или Conical. Leakage area задан для маленьких разрывов контакта между мячом и местом в положении полностью закрытого отверстия. Этот параметр также обеспечивает непрерывность в потоке для эффективности решателя.

Типы места шарового клапана

Площадь открытия для места с острым краем:

S=2πROOC[1−(RBOC)2]+SLeak,

где:

  • R 0 является радиусом отверстия.

  • d является расстоянием между центром отверстия и ребром отверстия.

  • R B является радиусом мяча.

  • Утечкой A является Leakage area.

Площадь открытия конического места:

S=2πRBhρsin(θ)+πh2ρ2sin(θ)sin(θ2)+SLeak,

где:

  • h макс. является максимальным расстоянием мяча от седла клапана.

  • h является положением мяча.

  • θ является Cone angle.

Параметризация клапана

Существует четыре опции параметризации клапана для вычисления массового расхода жидкости клапана:

  • Проводимость звука

  • Коэффициент потока C v

  • Фактор потока K v

  • Вычислите из геометрии

Проводимость звука

Массовый расход жидкости зависит от площади открытия и проводимости звука клапана. Проводимость звука является свойством отверстия, которое характеризует переход потока между дозвуковыми и сверхзвуковыми режимами. Когда Valve parameterization установлен в Sonic conductance, проводимость звука обработана как линейно пропорциональная площади открытия:

C(S)=SSMaxCMax,

где

  • C является проводимостью звука.

  • C Max является Sonic conductance at maximum flow. Для шаровых клапанов в физической системе это значение обычно утверждается в технических требованиях производителя.

  • S Max является максимальной площадью открытия клапана, вычисленной от Orifice diameter и Leakage area.

Коэффициенты потока

Если проводимость звука не известна, массовый расход жидкости может быть вычислен от:

  • Коэффициент потока, C против Этого коэффициента задан для имперских Системных модулей.

    Проводимость звука вычисляется из параметра Cv coefficient (USCS) at maximum flow как:

    C=(4×10−8Cv)m3/(s Pa),

  • Фактор потока, K против Этого коэффициента задан для единиц СИ.

    Проводимость звука вычисляется из параметра Kv coefficient (SI) at maximum flow как:

    C=(4.758×10−8Kv)m3/(s Pa),

Вычислите из геометрии

В этой параметризации проводимость звука вычисляется от геометрии открытия клапана, на основе формулировок для области, A, в Площади открытия выше. Проводимость звука вычисляется от геометрии как:

C=0.512Aπ.

Массовый расход жидкости

Непрерывность

Жидкая масса, текущая через клапан, сохраняется:

m˙A+m˙B=0.

Дросселируемый поток

Когда поток дросселируется, массовый расход жидкости является функцией проводимости звука, C, и входного давления и температуры клапана:

m˙ch=Cρ0pinT0Tin,

где:

  • ρ 0 является газовый Reference density.

  • p в является входным давлением.

  • T 0 является газовый Reference temperature.

  • T в является входной температурой.

Дозвуковое турбулентное течение

Когда поток находится в турбулентном, дозвуковом режиме, массовый расход жидкости:

m˙tur=Cρ0pinT0Tin[1−(pr−bcr1−bcr)2]m,

где:

  • p r является отношением между давлениями выхода и входом:Pr=poutpin.

  • b cr является Critical pressure ratio для дросселируемого потока. Когда Valve parameterization установлен в Cv coefficient (USCS) или Kv coefficient (SI), b cr 0.3.

  • m является Subsonic index, эмпирическая константа, которая характеризует дозвуковые потоки. Когда Valve parameterization установлен в Cv coefficient (USCS) или Kv coefficient (SI), m 0.5.

Дозвуковое ламинарное течение

Когда поток находится в ламинарном дозвуковом режиме, массовый расход жидкости:

m˙lam=Cρ0pin[1−pr1−blam]T0Tin[1−(blam−bcr1−bcr)2]m

где бегство b, Laminar flow pressure ratio, является отношением давления, сопоставленным с переходом от ламинарного к турбулентному режиму потока.

Энергетический баланс

Клапан является адиабатой:

ϕA+ϕB=0,

где ϕ является энергетической скоростью потока жидкости. Соглашение знака положительно для энергетических потоков в клапан.

Порты

Сохранение

развернуть все

Точка входа или точка выхода к клапану.

Точка входа или точка выхода к клапану.

Входной параметр

развернуть все

Нормированное смещение мяча. Положение мяча, которое не включает начального клапана, возместило, нормирован на максимальное вводное расстояние. Значение 0 указывает на полностью закрытый клапан, и значение 1 указывает на полностью открытый клапан.

Параметры

развернуть все

Геометрия места мяча. Этот параметр определяет площадь открытия клапана.

Угол, сформированный наклоном конического места против его центральной линии.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve seat specification на Conical.

Диаметр элемента управления мяча.

Диаметр клапана постоянное отверстие. Для конической геометрии, диаметр корень места.

Начальное расстояние между мячом и местом. Мгновенное положение мяча вычисляется в процессе моделирования как сумма этого смещения и управляющего сигнала, заданного в порте L. Клапан частично открыт в своем нормальном положении, когда смещение является частью между 0 и 1.

Параметризация открытия клапана. Массовый расход жидкости через клапан вычисляется с помощью проводимости звука, обеспеченной в Sonic conductance, или вычисляется от геометрии клапана в Compute from geometry или коэффициенты потока C v в Cv coefficient (USCS), K v в Kv coefficient (SI).

Характеристика клапана, под влиянием площади открытия и отношения давления входного выхода, при максимальной скорости потока жидкости через клапан. Проводимость звука задана как отношение массового расхода жидкости через клапан к продукту давления и плотности в восходящем направлении входа клапана. Этот параметр часто упоминается в литературе как C-значение. Это - значение, о котором обычно сообщают производители в листах технических данных.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve parameterization на Sonic conductance.

Отношение нисходящего потока к восходящим давлениям, который приводит к дросселируемому потоку в клапане. Этот параметр часто упоминается в литературе как b-значение.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve parameterization на Sonic conductance.

Эмпирическое значение, которое характеризует дозвуковые потоки. Этот параметр иногда упоминается как m-индекс. Компоненты с фиксированными путями, такими как клапан, имеют дозвуковой индекс приблизительно 0.5.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve parameterization на Sonic conductance.

Коэффициент потока полностью открытого клапана, сформулированного для США обычные модули. Об этом значении обычно сообщают производители на листах технических данных.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve parameterization на Cv coefficient (USCS).

Коэффициент потока полностью открытого клапана, сформулированного для единиц СИ. Об этом значении обычно сообщают производители на листах технических данных.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve parameterization на Kv coefficient (SI).

Сумма всех разрывов, когда клапан находится в положении полностью закрытого отверстия. Любая область, меньшая, чем это значение, насыщается к определенной площади утечки. Это способствует числовой устойчивости путем поддержания непрерывности в потоке.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve parameterization на Opening area.

Площадь, перпендикулярная линии потока в портах клапана. Порты приняты одинаковыми в размере.

Отношение давления нисходящего потока к восходящему потоку, когда переходы от ламинарного к турбулентному режима течения. Типичные значения лежат в диапазоне от 0.995 к 0.999.

Температура в стандартной ссылочной атмосфере, заданной как 293.15 K в ISO 8778.

Плотность в стандартной ссылочной атмосфере, заданной как 1,185 кг/м3 в ISO 8778.

Вводит слой постепенного изменения к ответу потока, когда клапан находится в почти открытых или почти закрытых позициях. Установите это значение к ненулевому значению меньше чем один, чтобы увеличить устойчивость вашей симуляции в этих режимах.

Расширенные возможности

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

Смотрите также

|

Введенный в R2018b

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте