Pressure Relief Valve (TL)

Клапан регулировки давления для того, чтобы поддерживать предварительно установленное давление в гидросистеме

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Тепловая Жидкость / Valves & Orifices / Клапаны регулировки давления

Описание

Блок Pressure Relief Valve (TL) представляет клапан для того, чтобы поддерживать предварительно установленное давление в гидросистеме. Клапан остается закрытым, пока давление в порте А не достигает давления лампового приемника. Повышение давления выше давления набора заставляет клапан постепенно открываться, позволяя гидросистеме уменьшить избыточное давление.

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

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.

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.
ρ _{В среднем} является средней жидкой плотностью.
C _d является коэффициентом расхода.
S _R является площадью открытия клапана.
S является входной областью клапана.
_Потеря PR является отношением давления:

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

Площадь открытия клапана вычисляется как

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

где:

_Утечка S является областью утечки клапана.
_{Линейный} S является линейной площадью открытия клапана:

$S_{L i n e a r} = (\frac{S_{M a x} - S_{L e a k}}{p_{M a x} - p_{s e t}}) (p_{c o n t r o l} - p_{s e t}) + S_{L e a k}$
S _Max является максимальной площадью открытия клапана.
_{Управление} p является клапаном, контролируют давление:

$p_{c o n t r o l} = {\begin{array}{l} p_{A}, & Давление в порте А \\ p_{A} - p_{B}, & Перепад давления \end{array}$
_Набор p является давлением лампового приемника:

$p_{s e t} = {\begin{array}{l} p_{s e t, g a u g e} + p_{A t m}, & Давление в порте A \\ p_{s e t, d i f f}, & Перепад давления \end{array}$
_Min p является минимальным давлением.
p _Max является максимальным давлением:

$p_{m a x} = {\begin{array}{l} p_{s e t, g a u g e} + p_{r a n g e} + p_{A t m}, & Давление в порте А \\ p_{s e t, d i f f} + p_{r a n g e}, & Перепад давления \end{array}$
Δp является фрагментом области значений давления, чтобы сглаживать.
λ _L и λ _R являются функциями сглаживания кубического полинома

$λ_{L} = 3 {\bar{p}}_{L}^{2} - 2 {\bar{p}}_{L}^{3}$
и

$λ_{R} = 3 {\bar{p}}_{R}^{2} - 2 {\bar{p}}_{R}^{3}$
где:

${\bar{p}}_{L} = \frac{p_{c o n t r o l} - p_{s e t}}{(p_{s e t} + Δ p_{s m o o t h}) - p_{s e t}}$
и

${\bar{p}}_{R} = \frac{p_{c o n t r o l} - (p_{m a x} - Δ p_{s m o o t h})}{p_{m a x} - (p_{m a x} - Δ p_{s m o o t h})}$

Критический массовый расход жидкости

${\dot{m}}_{c r} = {Re}_{c r} μ_{A v g} \sqrt{\frac{π}{4} S_{R}} .$

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.

Порты

A — Тепловой жидкий порт сохранения, представляющий клапан, вставил A
B Тепловой жидкий порт сохранения, представляющий клапан, вставил B

Параметры

Вкладка параметров

Pressure control specification

Метод спецификации для параметра давления лампового приемника. Опции включают Pressure at port A и Pressure differential.

Valve set pressure (gauge)

Минимальное абсолютное давление в порте А, требуемом открыть клапан. Повышение давления выше давления набора заставляет клапан постепенно открываться, пока это не достигает полностью открытого состояния. Этот параметр активен только, когда параметр Pressure control specification устанавливается на Pressure at port A. Значением по умолчанию является 0.1 MPa.

Valve set pressure differential

Минимальный перепад давления между портами А и B, требуемым открыть клапан. Повышение перепада давления выше этого значения заставляет клапан постепенно открываться, пока это не достигает полностью открытого состояния. Этот параметр активен только, когда параметр Pressure control specification устанавливается на Pressure differentialЗначение по умолчанию 0 MPa.

Pressure regulation range

Различие между максимальным и давлениями набора в порте А. Клапан начинает открываться при давлении набора. Это полностью открыто при максимальном давлении. Значением по умолчанию является 0.01 MPa.

Maximum opening area

Область, нормальная к направлению потока при самой узкой апертуре, когда клапан полностью открыт — то есть, когда перепад давления от порта A до порта B достигает или превышает верхний предел области значений регулирования давления.

Этот верхний предел вычисляется от других параметров блоков, и они зависят от установки Pressure control specification:

Если Pressure at port A выбран, верхний предел является суммой параметра Pressure regulation range, параметра Valve set pressure (gauge) и атмосферного давления, заданного для сети Thermal Liquid, которой этот блок является частью.
Если Pressure differential используется вместо этого, верхний предел является суммой параметров Valve set pressure differential и Pressure regulation range.

Значением по умолчанию является 1e-4 MPa.

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

Часть кривой площади открытия, описанной как часть от 0 до 1, чтобы сглаживать. Блок заменяет разрывы в кривой площади открытия с плавными переходами, которые охватывают заданную часть кривой. Значением по умолчанию является 0.01.

Коэффициент сглаживания 0 соответствует линейной функции, которая прерывиста при давлениях максимальной площади и наборе. Коэффициент сглаживания 1 соответствует нелинейной функции, которая изменяется постоянно в области целой функции.

Коэффициент сглаживания между 0 и 1 соответствует непрерывной кусочно-линейной функции со сглаженными нелинейными переходами в наборе и давлениями максимальной площади и линейными сегментами в другом месте.

Сглаживание кривой площади открытия

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.

Примеры модели

Reciprocal Actuator with Differential Cylinders

Взаимный привод с дифференциальными цилиндрами

Привод двойного действия с дифференциальными цилиндрами. Выход насоса соединяется с цилиндром B привода, в то время как цилиндр привода может быть соединен или с насосом или с резервуаром через распределительный клапан с 3 путями. Когда цилиндр A соединяется с насосом, давления в обоих цилиндрах становятся равными. Из-за большей эффективной площади базового поршня в цилиндре A, интерфейсная сила в цилиндре A больше, чем тот из в цилиндре B, который заставляет поршень расширять. Когда цилиндр A соединяется с резервуаром, поршень начинает отрекаться. Распределительным клапаном с 3 путями управляет синусоидальный сигнал достигнуть повторяющегося взаимного движения в приводе.

Документация

Pressure Relief Valve (TL)

Описание

Баланс массы

Баланс импульса

Энергетический баланс

Порты

Параметры

Вкладка параметров

Вкладка переменных

Примеры модели

Взаимный привод с дифференциальными цилиндрами

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Pressure Relief Valve (TL)

Описание

Баланс массы

Баланс импульса

Энергетический баланс

Порты

Параметры

Вкладка параметров

Вкладка переменных

Примеры модели

Взаимный привод с дифференциальными цилиндрами

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™.