Клапан с продольным переводом мяча как элемент управления
Simscape / Жидкости / Газ / Valves & Orifices / Клапаны контроля потока
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.
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: 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.
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 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:
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:
где:
h макс. является максимальным расстоянием мяча от седла клапана.
h является положением мяча.
θ является Cone angle.
Существует четыре опции параметризации клапана для вычисления массового расхода жидкости клапана:
Проводимость звука
Коэффициент потока C v
Фактор потока K v
Вычислите из геометрии
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:
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.
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:
Фактор потока, K против Этого коэффициента задан для единиц СИ.
Проводимость звука вычисляется из параметра Kv coefficient (SI) at maximum flow как:
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:
Жидкая масса, текущая через клапан, сохраняется:
Когда поток дросселируется, массовый расход жидкости является функцией проводимости звука, C, и входного давления и температуры клапана:
где:
ρ 0 является газовый Reference density.
p в является входным давлением.
T 0 является газовый Reference temperature.
T в является входной температурой.
Когда поток находится в турбулентном, дозвуковом режиме, массовый расход жидкости:
где:
p r является отношением между давлениями выхода и входом:.
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.
Когда поток находится в ламинарном дозвуковом режиме, массовый расход жидкости:
где бегство b, Laminar flow pressure ratio, является отношением давления, сопоставленным с переходом от ламинарного к турбулентному режиму потока.
Клапан является адиабатой:
где ϕ является энергетической скоростью потока жидкости. Соглашение знака положительно для энергетических потоков в клапан.
