Ball Valve (TL)

Клапан контроля потока приведен в движение продольным движением элемента мяча

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Тепловая Жидкость / Valves & Orifices / Клапаны контроля потока

Описание

Блок Ball Valve (TL) моделирует управление потоками с шаровым клапаном в тепловой жидкой сети. Можно задать геометрию места или как с острым краем или как коническую. Смещение мяча установлено физическим сигналом в порте S.

Типы места шарового клапана

Площадь открытия с местом с острым краем

Когда Valve seat specification установлен в Sharp-edged, площадь открытия клапана основана на геометрическом выражении:

$A = π r_{o} (1 - {(\frac{r_{b}}{d_{O B}})}^{2}) d_{O B} (h),$

где:

r _o является радиусом отверстия клапана.
r _b является радиусом мяча клапана.
d _ОБЬ (h) является расстоянием между центром мяча и ребром отверстия. Это расстояние является функцией лифта клапана (h).

Максимальное смещение, h _макс.:

$h_{\max} = \sqrt{\frac{2 r_{b}^{2} - r_{o}^{2} + r_{o} \sqrt{r_{o}^{2} + 4 r_{b}^{2}}}{2}} - \sqrt{r_{b}^{2} - r_{o}^{2}} .$

Схематичное место

Площадь открытия с местом с острым краем

Когда Valve seat specification установлен в Conical, площадь открытия клапана основана на геометрическом выражении:

$A = π r_{b} \sin (θ) h + \frac{π}{2} \sin (\frac{θ}{2}) \sin (θ) h^{2},$

Максимальное смещение, h _макс.:

$h_{\max} = \frac{\sqrt{r_{b}^{2} + \frac{r_{o}^{2}}{\cos (\frac{θ}{2})}} - r_{b}}{\sin (\frac{θ}{2})},$

где θ является Cone angle.

Схематичное место

Сглаживание положения мяча

Функция сглаживания позволяет площади открытия клапана изменяться гладко между полностью закрытый и положения полностью открытого отверстия. Функция сглаживания делает это путем удаления разрывов кривой в нулевых и максимальных положениях мяча.

Сглаживание кривой площади открытия

Функция сглаживания клапана:

$λ = 3 {\bar{h}}_{}^{2} - 2 {\bar{h}}_{}^{3}$

Когда клапан почти закрывается, $\bar{h}$ :

${\bar{h}}_{C} = \frac{h}{Δ h_{s m o o t h}} .$

Когда клапан почти открыт, $\bar{h}$ :

${\bar{h}}_{O} = \frac{h - (h_{m a x} - Δ h_{s m o o t h})}{h_{m a x} - (h_{m a x} - Δ h_{s m o o t h})} .$

_{Сглаженный} Δh является областью сглаживания лифта клапана:

$Δ h_{s m o o t h} = f_{s m o o t h} \frac{h_{M a x}}{2}$

где _{сглаженным} f является Smoothing factor, который может варьироваться от 0 до 1.

Сглаживавшая площадь открытия клапана дана кусочным условным выражением:

$S_{R} = {\begin{array}{l} S_{L e a k}, & h \leq 0 \\ S_{L e a k} (1 - λ_{L}) + (A + S_{L e a k}) λ_{L}, & h < Δ h_{s m o o t h} \\ A + S_{L e a k}, & h \leq h_{M a x} - Δ h_{s m o o t h} \\ (A + S_{L e a k}) (1 - λ_{R}) + (S_{L e a k} + S_{M a x}) λ_{R}, & h < h_{M a x} \\ S_{L e a k} + S_{M a x}, & h \geq h_{M a x} \end{array},$

где:

S _R является сглаживавшей площадью открытия клапана.
_Утечка S является клапаном Leakage area.
S _Max является максимальной площадью открытия клапана:

$S_{M a x} = π r_{o}^{2}$

Баланс импульса

Перепад давления по клапану:

$p_{A} - p_{B} = \frac{\dot{m} \sqrt{{\dot{m}}^{2} + {\dot{m}}_{c r}^{2}}}{2 ρ_{A v g} C_{d}^{2} S^{2}} [1 - {(\frac{S_{R}}{S})}^{2}] P R_{L o s s},$

где:

p _A является давлением в порте A.
p _B является давлением в порте B.
$\dot{m}$ массовый расход жидкости.
ρ _{В среднем} является средней жидкой плотностью.
C _d является Discharge coefficient.
${\dot{m}}_{c r}$ критический массовый расход жидкости:

${\dot{m}}_{c r} = {Re}_{c r} μ_{A v g} \sqrt{\frac{π}{4} S_{R}} .$
где:
- _Recr является Critical Reynolds number.
- _μAvg является средней жидкой динамической вязкостью.
S является Cross-sectional area at port A and B.
_Потеря PR является отношением давления:

$P R_{L o s s} = \frac{\sqrt{1 - {(S_{R} / S)}^{2} (1 - C_{d}^{2})} - C_{d} (S_{R} / S)}{\sqrt{1 - {(S_{R} / S)}^{2} (1 - C_{d}^{2})} + C_{d} (S_{R} / S)} .$

Баланс массы

Массовое уравнение сохранения при клапане

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

где:

${\dot{m}}_{A}$ массовый расход жидкости в клапан через порт A.
${\dot{m}}_{B}$ массовый расход жидкости в клапан через порт B.

Энергетический баланс

Уравнение энергосбережения при клапане

$ϕ_{A} + ϕ_{B} = 0,$

где:

ϕ _A является энергетической скоростью потока жидкости в клапан через порт A.
ϕ _B является энергетической скоростью потока жидкости в клапан через порт B.

Порты

A — Тепловой жидкий порт сохранения, представляющий клапан, вставил A
B Тепловой жидкий порт сохранения, представляющий клапан, вставил B
S — входной порт Физического сигнала для перемещения органа управления

Параметры

Вкладка параметров

Valve seat specification: Выбор геометрии седла клапана. Опции включают Sharp-edged и Conical. Настройкой по умолчанию является Sharp-edged.
Cone angle: Угол, сформированный сторонами конического места. Этот параметр активен только, когда параметр Valve seat specification активен. Значением по умолчанию является 120 градус.
Ball diameter: Диаметр сферического поршня управления. Значением по умолчанию является 0.01 m.
Orifice diameter: Диаметр открытия клапана. Значением по умолчанию является 7e-3 m.
Ball displacement offset: Поршень управления возмещен от нулевого положения. Перемещение органа управления является суммой входного сигнала S и заданного смещения смещения. Значение по умолчанию 0 m.
Leakage area: Область, через которую жидкость может течь в полностью закрытом положении клапана. Эта область составляет утечку между входами клапана. Значением по умолчанию является 1e-12 м^2.
Smoothing factor: Фрагмент площади открытия изгибается, чтобы сглаживать описанный как часть. Сглаживание устраняет разрывы в минимальных и максимальных положениях клапана потока. Коэффициент сглаживания должен быть между 0 и 1. Введите значение 0 для нулевого сглаживания. Введите значение 1 для сглаживания полной кривой. Значением по умолчанию является 0.01.
Cross-sectional area at ports A and B: Область, нормальная к направлению потока во входах клапана. Эта область принята то же самое для всех входов. Значением по умолчанию является 0.01 м^2.
Characteristic longitudinal length: Расстояние, пересеченное жидкостью между входами клапана. Значением по умолчанию является 0.1 м^2.
Discharge coefficient: Отношение фактического массового расхода жидкости через клапан к его идеалу, или теоретический, значение. Коэффициент расхода составляет эффекты геометрии клапана. Значение должно быть между 0 и 1.
Critical Reynolds number: Число Рейнольдса, в который переходы потока между ламинарными и турбулентными режимами. Поток ламинарен ниже этого номера и турбулентен выше его. Значением по умолчанию является 12.

Вкладка переменных

Mass flow rate into port A: Массовый расход жидкости на компонент через порт A в начале симуляции. Значением по умолчанию является 1 kg/s.

Документация

Ball Valve (TL)

Описание

Площадь открытия с местом с острым краем

Площадь открытия с местом с острым краем

Сглаживание положения мяча

Баланс импульса

Баланс массы

Энергетический баланс

Порты

Параметры

Вкладка параметров

Вкладка переменных

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Ball Valve (TL)

Описание

Площадь открытия с местом с острым краем

Площадь открытия с местом с острым краем

Сглаживание положения мяча

Баланс импульса

Баланс массы

Энергетический баланс

Порты

Параметры

Вкладка параметров

Вкладка переменных

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

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