Pressure Reducing 3-Way Valve

Составной клапан, включающий функции сокращения давления и предохранительных клапанов

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Гидравлика (Изотермическая) / Клапаны / Клапаны регулировки давления

Описание

Блок Pressure Reducing 3-Way Valve моделирует поток через клапан, который сжимает и, при необходимости, вентиляторы (через отдельную линию), чтобы обеспечить предварительно установленный перепад давления между его выходом (порт A) и его средой (T, вентилятор). Клапан комбинирует функции двух более элементарных клапанов, один уменьшающий давление клапан, другой регулятор давления.

Уменьшающий давление клапан запускается между входом (P) и выходом (A). Это обычно открыто, но закрывается по мере необходимости, чтобы бороться с колебаниями давления в восходящем направлении выхода. Регулятор давления запускается между выходом (A) и вентилятором (T). Это обычно закрывается, но открывается, если давление выхода должно превысить (заданным объемом перехода) область значений регулирования давления уменьшающего давление клапана.

Площади открытия клапана являются функциями перепада давления от порта A до порта T — или прямо пропорциональный ему или обобщенным функцииям (табличными данными) его. Площади открытия могут каждый варьироваться в какой-то степени — предел соответствующей области значений регулирования клапана — вне которого клапан насыщается на полную мощность и не могущий противодействовать любым дополнительным повышениям давления.

Открытие клапана

Вычисление площади открытия зависит от параметризации клапана, выбранной для блока: любой Linear area-opening relationship или Tabulated data - Area vs. pressure.

Линейная параметризация

Если параметры блоков Valve parameterization находятся в настройке по умолчанию Linear area-opening relationship, площадь открытия уменьшающего давление клапана (P-A) вычисляется как:

$S_{PA} = \frac{S_{Max} + S_{Leak}}{2} - \frac{S_{Max} - S_{Leak}}{2} tanh [\frac{λ (Δ p_{AT} - Δ p_{Rdn})}{Δ p_{Reg} / 2}],$

где tanh назовите подачи, чтобы сглаживать переходы к полностью открытым и полностью закрытым положениям клапана. В уравнении:

S _Max является значением, заданным в параметрах блоков Maximum passage area.
_Утечка S является значением, заданным в параметрах блоков Leakage area.
ƛ является значением параметров блоков Valve opening adjustment coefficient, мерой сглаживания, чтобы примениться к переходам клапана. Чем меньший значение, тем более сглаженный переход.
Δp _Редж является значением, заданным в параметрах блоков Valve regulation range.
Δp _Rdn является средней точкой области значений регулирования давления уменьшающего давление клапана:

$Δ p_{Rdn} = Δ p_{Set} + \frac{Δ p_{Reg}}{2},$
с _{Набором} Δp, являющимся значением параметров блоков Reducing valve pressure setting.

Площадь открытия регулятора давления (A-T) аналогично вычисляется как:

$S_{AT} = \frac{S_{Max} + S_{Leak}}{2} + \frac{S_{Max} - S_{Leak}}{2} tanh (\frac{λ (Δ p_{AT} - Δ p_{Rlf})}{Δ p_{Reg} / 2}),$

где Δp _Rlf является средней точкой области значений регулирования давления регулятора давления:

$Δ p_{Rlf} = Δ p_{Set} + Δ p_{Reg} + Δ p_{Tran} + \frac{Δ p_{Reg}}{2},$

с Δp _Tran быть перепадом давления перехода — это потребовало для регулятора давления, чтобы открыться после того, как уменьшающий давление клапан полностью закрылся. Это значение получено из параметров блоков Transition pressure.

Площадь открытия в Linear area-opening relationship параметризация

Сведенная в таблицу параметризация

Если параметры блоков Valve parameterization установлены в Tabulated data - Area vs. pressure, площади открытия клапана вычисляются как:

$S = S (Δ p_{AT}),$

где S _AT является сведенной в таблицу функцией, созданной из параметров блоков Opening area vector и Pressure drop vector. Функция основана на линейной интерполяции (для точек в области значений данных) и экстраполяция ближайшего соседа (для точек вне области значений данных). Утечка и максимальные площади открытия являются минимальными и максимальными значениями параметров блоков Valve opening area vector.

Площадь открытия в Tabulated data - Area vs. pressure параметризация

Динамика Открытия

По умолчанию движущие силы открытия клапана проигнорированы. Клапаны каждый приняты, чтобы мгновенно ответить на изменения в перепаде давления без задержки между началом воздействия давления и увеличенным открытием клапана, которое производит воздействие. Если такие задержки имеют значение в модели, можно получить их путем установки параметров блоков Opening dynamics на Include valve opening dynamics. Клапаны затем открывают каждого на уровне, данном выражением:

$\dot{S} = \frac{S (Δ p_{SS}) - S (Δ p_{In})}{τ},$

где τ является мерой времени, необходимого для мгновенной площади открытия (индекс In) достигнуть нового установившегося значения (индекс SS).

Leakage area

Основная цель области утечки закрытого клапана не должна убеждаться ни в какое время, делает фрагмент гидравлической сети, становятся изолированными от остатка от модели. Такие изолированные фрагменты уменьшают числовую робастность модели и могут замедлить симуляцию или заставить его перестать работать. Утечка обычно присутствует в крохотных суммах в реальных клапанах, но в модели ее точное значение менее важно, чем она являющийся небольшим числом, больше, чем нуль. Область утечки получена из параметров блоков того же имени.

Скорости потока жидкости клапана

Причины падения давления, понесенного в проходах составного клапана, проигнорированы в блоке. Безотносительно их характера — внезапных изменений сечения, искривлений линии потока — только их совокупный эффект рассматривается во время моделирования. Этот эффект получен в блоке коэффициентом расхода, мерой скорости потока жидкости через клапан относительно теоретического значения, которое это имело бы в идеальном случае. Скорости потока жидкости через каждый из элементарных клапанов заданы как:

$q = C_{D} S \sqrt{\frac{2}{ρ}} \frac{Δ p}{{[{(Δ p)}^{2} + p_{Критика}^{2}]}^{1 / 4}},$

где:

q является объемным расходом через клапан (P-A или A-T)..
C _D является значением параметров блоков Discharge coefficient.
S является площадью открытия клапана (_{усилитель мощности (УМ)} S или S _AT).
Δp является перепадом давления на клапане (_{усилитель мощности (УМ)} Δp или Δp _AT).
_{Критика} p является перепадом давления, при котором поток переключает между режимами ламинарного и турбулентного течения.

Расчет критического давления зависит от установки параметров блоков Laminar transition specification. Если этот параметр находится в настройке по умолчанию By pressure ratio:

$p_{Crit} = (p_{Atm} + p_{Avg}) (1 - β_{Crit}),$

где:

_{Банкомат} p является атмосферным давлением (как задано для соответствующей гидравлической сети).
p _{В среднем} является средним значением абсолютных давлений в портах (P и A или A и T).
_{Критика} β является значением параметров блоков Laminar flow pressure ratio.

Если параметры блоков Laminar transition specification вместо этого установлены в By Reynolds number:

$p_{Crit} = \frac{ρ}{2} {(\frac{{Re}_{Crit} ν}{C_{D} D_{H}})}^{2},$

где:

_{Критика} Re является значением параметров блоков Critical Reynolds number.
ν является кинематической вязкостью, заданной для гидравлической сети.
D _H является мгновенным гидравлическим диаметром:

$D_{H} = \sqrt{\frac{4 S}{π}} .$

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Выход клапана
гидравлический (изотермическая жидкость)

Открытие, посредством которого поток может выйти из клапана.

`P` — Клапан вставляется
гидравлический (изотермическая жидкость)

Открытие, посредством которого поток может войти в клапан.

`T` — Слив клапана
гидравлический (изотермическая жидкость)

Открытие, посредством которого поток может покинуть клапан.

Параметры

развернуть все

`Opening area parameterization` — Метод, которым можно вычислить площадь открытия клапана
`Linear area-opening relationship` (значение по умолчанию) | `Tabulated data - Area vs. pressure`

Метод, которым можно вычислить площадь открытия клапана. Настройка по умолчанию предписывает линейное соотношение между площадью открытия клапана и перепадом давления между выходом и вентиляционным открытием. Альтернативная установка позволяет, чтобы общее, нелинейное отношение было задано в табличной форме.

`Maximum passage area` — Площади открытия P-A и клапанов A-T в положении полностью открытого отверстия
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Площадь открытия каждого клапана, когда полностью открытый. Сокращение давления и регуляторы давления приняты, чтобы быть идентичными в размере. См. описание блока для условий давления, при которых клапаны, как могут каждый говорить, полностью открыты.