Gate Valve (TL)

Клапан контроля потока приведен в движение поперечным движением кругового логического элемента

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

Описание

Блок Gate Valve (TL) представляет клапан контроля потока круговым открытием и круговым логическим элементом. Логический элемент перемещается в направление, ортогональное к потоку жидкости. Открытие и логический элемент равны в диаметре. Рисунок показывает, что схематические из клапана логического элемента в трех различных положениях — закрытый, частично открываются, и полностью открытый.

Пропустите клапан в различных положениях

Функция сглаживания позволяет площади открытия клапана изменяться гладко между полностью закрытый и положения полностью открытого отверстия. Функция сглаживания делает это путем удаления резких изменений площади открытия в нулевых и максимальных положениях мяча. Рисунок показывает эффект сглаживания на кривой площади открытия клапана.

Сглаживание кривой площади открытия

Площадь открытия клапана

Блок вычисляет площадь открытия клапана непосредственно из параметров геометрии клапана с помощью выражения

$A = \frac{π d_{0}^{2}}{4} - A_{C o v e r e d},$

где:

A является площадью открытия клапана.
d ₀ является диаметром отверстия клапана.
_{Покрытый} A является фрагментом площади постоянного отверстия клапана, покрытой логическим элементом:

$A_{C o v e r e d} = \frac{d_{0}^{2}}{2} acos (\frac{Δ l}{d_{0}}) - \frac{Δ l}{2} \sqrt{d_{0}^{2} - {(Δ l)}^{2}}$
Δl является сетевым перемещением центра логического элемента относительно центра отверстия.

$Δ l = {\begin{array}{l} 0, & (x_{0} + S_{d}) \leq 0 \\ d_{0}, & (x_{0} + S_{d}) \geq d_{0} \\ (x_{0} + S), & Еще \end{array},$
x ₀ является Gate displacement offset, заданный в диалоговом окне блока.
S _d является перемещением логического элемента, определенным через входной порт физического сигнала S.

Выражения открытия клапана вводят нежелательные разрывы в полностью открытом и положениях полностью закрытого отверстия. Блок устраняет эти разрывы с помощью многочленных выражений, которые сглаживают переходы к и от полностью открытого и положений полностью закрытого отверстия. Выражения сглаживания клапана

$λ_{L} = 3 {\bar{Δ l}}_{L}^{2} - 2 {\bar{Δ l}}_{L}^{3}$

$λ_{R} = 3 {\bar{Δ l}}_{R}^{2} - 2 {\bar{Δ l}}_{R}^{3}$

где:

${\bar{Δ l}}_{L} = \frac{Δ l}{Δ l_{s m o o t h}}$

${\bar{Δ l}}_{R} = \frac{Δ l - (d_{0} - Δ l_{s m o o t h})}{d_{0} - (d_{0} - Δ l_{s m o o t h})} .$

В уравнениях:

λ _L является выражением сглаживания для полностью закрытого фрагмента кривой открытия клапана.
λ _R является выражением сглаживания, применился к полностью открытому фрагменту кривой открытия клапана.
_{Сглаженный} Δl является областью сглаживания смещения логического элемента:

$Δ l_{s m o o t h} = f_{s m o o t h} \frac{d_{0}}{2},$
где _{сглаженный} f является коэффициентом сглаживания между 0 и 1.

Сглаживавшая площадь открытия клапана дана кусочным условным выражением

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

где:

S _R является сглаживавшей площадью открытия клапана.
_Утечка S является областью утечки клапана.
S _Max является максимальной площадью открытия клапана:

$S_{M a x} = \frac{π d_{0}^{2}}{4} .$

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 А.
${\dot{m}}_{B}$ 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 А.
ϕ _B является энергетической скоростью потока жидкости в клапан через порт B.

Баланс импульса

Уравнение сохранения импульса при клапане

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

где:

p _A и p _B является давлениями в порте А и порте B.
$\dot{m}$ массовый расход жидкости.
${\dot{m}}_{c r}$ критический массовый расход жидкости:

${\dot{m}}_{c r} = {Re}_{c r} μ_{A v g} \sqrt{\frac{π}{4} S_{R}} .$
ρ _{В среднем} является средней жидкой плотностью.
C _d является коэффициентом расхода.
S является входной областью клапана.
_Потеря PR является отношением давления:

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

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

Orifice diameter: Диаметр площади потока клапана в положении полностью открытого отверстия. Значением по умолчанию является 7e-3 m.
Gate displacement offset: Логический элемент возмещен от нулевого положения. Мгновенное смещение логического элемента является суммой смещения логического элемента и входного сигнала S. Значение по умолчанию 0 m.

Leakage area: Совокупная область всей жидкости протекает при клапане. Область утечки помогает предотвратить числовые проблемы из-за изолированных разделов гидросистемы. Для числовой робастности, установленной этот параметр на ненулевое значение. Значением по умолчанию является 1e-12.

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: Площадь потока во входах клапана. Входы приняты равные в размере. Значением по умолчанию является 0.01 м^2.

Characteristic longitudinal length

Аппроксимированная длина клапана. Этот параметр обеспечивает меру продольной шкалы клапана. Значением по умолчанию является 0.1 m.

Discharge coefficient

Полуэмпирический параметр, обычно используемый в качестве меры эффективности клапана. Коэффициент расхода задан как отношение фактического массового расхода жидкости через клапан к его теоретическому значению.

Блок использует этот параметр с учетом эффектов геометрии клапана на массовых расходах жидкости. Учебники и таблицы данных клапана являются общими источниками значений коэффициента расхода. По определению все значения должны быть больше 0 и меньше, чем 1. Значением по умолчанию является 0.7.

Critical Reynolds number

Число Рейнольдса, соответствующее переходу между режимами ламинарного и турбулентного течения. Поток через клапан принят ламинарный ниже этого значения и турбулентный выше его. Соответствующие значения, чтобы использовать зависят от определенной геометрии клапана. 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

Gate Valve (TL)

Описание

Площадь открытия клапана

Баланс массы

Энергетический баланс

Баланс импульса

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

Gate Valve (TL)

Описание

Площадь открытия клапана

Баланс массы

Энергетический баланс

Баланс импульса

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™.