Cartridge Valve Insert (IL)

Кассетный клапан контроля потока в изотермической жидкой сети

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

Описание

Блок Cartridge Valve Insert (IL) моделирует кассетный клапан контроля потока в изотермической жидкой сети. Седло клапана может быть задано как коническое или как пользовательское открытие, параметрированное аналитическими или табличными формулировками. Клапан открывается, когда объединенные давления в портах A и B превышают Spring preload force и давление в порте X.

Можно задать геометрию места блока или как коническую или как пользовательское. Эта установка места определяет субкомпоненты, которые составляют блок. В обеих настройках, наборы параметров Port A poppet to port X pilot area ratio отношение силы в базовом блоке Cartridge Valve Actuator.

Используйте блок Cartridge Valve Insert (IL), когда вы хотели бы управление потоками, установленное экспериментальной линией давления. Используйте блок Pressure-Compensated 3-Way Flow Control Valve (IL) или Pressure-Compensated Flow Control Valve (IL) для управления потоками из-за перепада давления или блока Poppet Valve (IL) для открытия клапана, которым управляет внешний физический сигнал.

Коническое седло клапана

Коническая вставка распределителя является составным объектом двух Изотермических Жидких библиотечных блоков:

Конический распределитель вставляет схематичный

Пользовательское седло клапана

Пользовательская вставка распределителя является составным объектом двух Изотермических Жидких библиотечных блоков:

Пользовательский распределитель вставляет схематичный

В пользовательской конфигурации можно параметрировать открытие клапана аналитически или с набором данных.

Параметризация Analytical

Установкой Orifice parameterization к Linear - area vs. control member position, площадь открытия клапана линейно пропорциональна положению тарелки. Если давление в порте A или B превышает Spring preload force, клапан открывается, пока Maximum orifice area не достигнут. Когда клапан полностью закрывается, маленький Leakage area остается открытым для потока так, чтобы числовая непрерывность была обеспечена в сети.

Сведенная в таблицу параметризация

Установкой Orifice parameterization к Tabulated data - Area vs. control member position, можно предоставить вводный профиль на основе положения тарелки и площади открытия. Блок запрашивает между точками данных с линейной интерполяцией и использует самую близкую экстраполяцию для точек вне табличных контуров.

Установкой Orifice parameterization к Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop, можно предоставить объемный расход через клапан как параметрированная таблица положения тарелки и перепада давления клапана. Блок запрашивает между точками данных с линейной интерполяцией и использует линейную экстраполяцию для точек вне табличных контуров. Объемный расход преобразован в массовый расход жидкости путем умножения плотностью жидкости.

Динамика Открытия

Если вводные движущие силы моделируются, задержка введена ответу потока на смоделированный, контролируют давление. _{управление} p становится динамическим давлением управления, p _dyn; в противном случае _{управление} p является установившимся давлением. Мгновенное изменение в динамическом давлении управления вычисляется на основе Opening time constant, τ:

${\dot{p}}_{d y n} = \frac{p_{c o n t r o l} - p_{d y n}}{τ} .$

По умолчанию Opening dynamics установлен в Off.

Численно сглаживавшая сила и открытие

Когда привод близко к полному дополнительному или полному сокращению, можно обеспечить числовую робастность в симуляции путем корректировки блока Smoothing factor. Функция сглаживания применяется к силе привода и открытию отверстия или области, но в основном влияет на симуляцию в экстремальных значениях этих областей значений.

Нормированная сила вычисляется как:

$\hat{F} = \frac{F_{A} + F_{B} - F_{P r e l o a d} - F_{P i l o t}}{k x_{s t r o k e}} .$

где:

_FA является силой в порте A.
_FB является силой в порте B.
_FPreload является Spring preload force.
_FPilot является силой в порте X.

Smoothing factor, s, применяется к нормированной силе:

${\hat{F}}_{X, s m o o t h e d} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \sqrt{{\hat{F}}_{X}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}} - \frac{1}{2} \sqrt{{({\hat{F}}_{X} - 1)}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}},$

Точно так же, когда Valve seat specification установлен в Conical, нормированное расстояние открытия отверстия:

$\hat{h} = \frac{h}{h_{\max}},$

где:

h является тарелкой вводное расстояние.
_hmax является максимальной тарелкой вводное расстояние.

Сглаживавшее, нормированное открытие:

${\hat{h}}_{s m o o t h e d} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \sqrt{{\hat{h}}_{}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}} - \frac{1}{2} \sqrt{{(\hat{h} - 1)}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}} .$

Сглаживавшее вводное расстояние:

$h_{s m o o t h e d} = {\hat{h}}_{s m o o t h e d} h_{\max} .$

Когда Valve seat specification установлен в Custom, нормированная область клапана вычисляется как:

$\hat{A} = \frac{(A_{o r i f i c e} - A_{l e a k})}{(A_{\max} - A_{l e a k})} .$

где:

_Aorifice является клапаном открытая область.
_Aleak является Leakage area.
_Amax является Maximum orifice area.

Сглаживавшая, нормированная область:

${\hat{A}}_{s m o o t h e d} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \sqrt{{\hat{A}}_{}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}} - \frac{1}{2} \sqrt{{(\hat{A} - 1)}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}} .$

Сглаживавшая область:

$A_{s m o o t h e d} = {\hat{A}}_{s m o o t h e d} (A_{\max} - A_{l e a k}) + A_{l e a k} .$

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Жидкая запись или выходной порт.

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Жидкая запись или выходной порт.

`X` — Порт Pressure
изотермическая жидкость

Экспериментальный порт давления. Нет никакого массового расхода жидкости через порт X.

Параметры

развернуть все

`Valve seat specification` — Геометрия седла клапана
`Conical` (значение по умолчанию) | `Custom`

Геометрия седла клапана. Этот параметр используется для вычисления открытой области между тарелкой и местом.

`Poppet diameter` — Диаметр органа управления клапана
`0.01 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Диаметр органа управления клапана.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve seat specification на Conical.

`Seat cone angle` — Угол открытия места
`120 deg` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Угол открытия места.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve seat specification на Conical.

`Orifice parameterization` — Метод вычисления площади постоянного отверстия
`Linear - area vs. control member position` (значение по умолчанию) | `Tabulated data - Area vs. control member position` | `Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop`

Открытие клапана вычисляется одним из трех способов, линейно или табличными данными:

Linear - area vs. control member position: Площадь постоянного отверстия определяется линейным соотношением к тарелке вводное или заключительное расстояние.
Tabulated data - Area vs. control member position: Площадь открытия интерполирована от Poppet position vector и Orifice area vector на основе текущего положения тарелки.
Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop. Объемный расход непосредственно интерполирован от обеспеченного Poppet position vector, s; Pressure drop vector, dp; и параметры Volumetric flow rate table, q(s,dp), на основе текущего положения тарелки.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve seat specification на Custom.

`Poppet stroke` — Максимальное расширение тарелки
`5e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальное расширение тарелки.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve seat specification на Custom и Orifice parameterization к Linear - area vs. control member position.

`Maximum orifice area` — Максимальная площадь поперечного сечения отверстия
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения отверстия в его положении полностью открытого отверстия. Этот параметр используется в качестве верхнего предела для расчетов давления области во время симуляции.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve seat specification на Custom и Orifice parameterization к Linear - area vs. control member position.

`Poppet position vector` — Вектор из вводных положений
`[0, .002, .004, .007, .017] m` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Вектор из положений открытия отверстия для табличной параметризации области открытия отверстия. Векторные элементы должны соответствовать непосредственные элементам в параметре Orifice area vector. Элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve seat specification на Custom и Orifice parameterization к Tabulated data - Area vs. control member position.

`Orifice area vector` — Вектор из площадей открытия
`[1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, .00011438, .00034356] m^2` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Вектор из площадей открытия клапана для табличной параметризации площади открытия клапана. Векторные элементы должны соответствовать непосредственные элементам в параметре Poppet position vector. Элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

`Poppet position vector, s` — Вектор из перемещений органа управления
`[0, .002, .004, .007, .017] m` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Вектор из перемещений органа управления для табличной параметризации объемного расхода. Вектор перемещения золотника формирует независимую ось параметром Pressure drop vector, dp для 3-D зависимого параметра Volumetric flow rate table, q(s,dp). Прямое вытеснение соответствует открытию клапана. Значения перечислены в порядке возрастания, и первый элемент должен быть 0. Линейная интерполяция используется между табличными точками данных.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve seat specification на Custom и Orifice parameterization к Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop.

`Pressure drop vector, dp` — Вектор из значений перепада давления
`[.3, .5, .7] MPa` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Вектор из значений перепада давления для табличной параметризации объемного расхода. Вектор перепада давления формирует независимую ось параметром Poppet position vector, s для 3-D зависимого параметра Volumetric flow rate table, q(s,dp). Значения перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0. Линейная интерполяция используется между табличными точками данных.

Зависимости

`Volumetric flow rate table, q(s,dp)` — Массив значений объемного расхода
`[1.7e-05, 2e-05, 2.6e-05; .0035, .0045, .0053; .7, .9, 1.06; 1.96, 2.5, 3; 6, 7.7, 9.13] .* 1e-3 m^3/s` (значение по умолчанию) | M-by-N массив

Матрица объемных расходов на основе независимых значений перепада давления и золотника путешествует на расстояние. M и N являются размерами соответствующих векторов:

M является числом элементов в параметре Poppet position vector, s.
N является числом элементов в параметре Pressure drop vector, dp.

Зависимости

`Port A poppet area` — Площадь поперечного сечения порта А
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения порта A.

`Port A poppet to port X pilot area ratio` — Отношение входа к области порта управления
0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Отношение входного порта, A, к экспериментальному порту давления, X. Это значение используется, чтобы вычислить силу в порте X. Отношение должно быть меньше чем или равно 1.

`Spring preload force` — Упругая сила в нейтральном положении тарелки
`25 N` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Упругая сила на тарелке, когда тарелка находится в нейтральном положении. Этот параметр является пороговым значением, которое, когда добавлено к экспериментальному давлению в порте X, уравновешивает открытие клапана из-за давлений в портах A и B.

`Spring stiffness` — Постоянная жесткость
`15e3 N/m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Постоянная жесткость Spring.

`Leakage area` — Разорвите область когда в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Сумма всех разрывов, когда клапан находится в положении полностью закрытого отверстия. Любая область, меньшая, чем это значение, насыщается к определенной площади утечки. Это способствует числовой устойчивости путем поддержания непрерывности в потоке.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите также:

Valve seat specification к Conical.
Valve seat specification к Custom и Orifice parameterization к Linear - Area vs. control member position.

`Discharge coefficient` — Коэффициент расхода
0.64 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Поправочный коэффициент, который составляет потери выброса в теоретических потоках.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите также:

Valve seat specification к Conical.
Valve seat specification к Custom и Orifice parameterization к Linear - Area vs. control member position или Tabulated data - Area vs. control member position.

`Critical Reynolds number` — Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения
150 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения через клапан.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите также:

Valve seat specification к Conical.
Valve seat specification к Custom и Orifice parameterization к Linear - Area vs. control member position или Tabulated data - Area vs. control member position.

`Smoothing factor` — Числовой коэффициент сглаживания
0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Непрерывный коэффициент сглаживания, который вводит слой постепенного изменения к ответу потока, когда клапан находится в почти открытых или почти закрытых позициях. Установите это значение к ненулевому значению меньше чем один, чтобы увеличить устойчивость вашей симуляции в этих режимах.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите также:

Valve seat specification к Conical.
Valve seat specification к Custom и Orifice parameterization к Linear - Area vs. control member position.

`Valve opening time constant` — Постоянная времени клапана
`0.1 s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Постоянный, который получает время, требуемое для жидкости достигнуть установившихся условий при открытии или закрытии клапана от одного положения до другого. Этот параметр влияет на смоделированную вводную динамику.

Введенный в R2020a

Документация

Cartridge Valve Insert (IL)

Описание

Коническое седло клапана

Пользовательское седло клапана

Динамика Открытия

Численно сглаживавшая сила и открытие

Порты

Сохранение

A — Жидкий порт изотермическая жидкость

B — Жидкий порт изотермическая жидкость

X — Порт Pressure изотермическая жидкость

Параметры

Valve seat specification — Геометрия седла клапана Conical (значение по умолчанию) | Custom

Poppet diameter — Диаметр органа управления клапана 0.01 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Seat cone angle — Угол открытия места 120 deg (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Зависимости

Poppet stroke — Максимальное расширение тарелки 5e-3 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Maximum orifice area — Максимальная площадь поперечного сечения отверстия 1e-4 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Poppet position vector — Вектор из вводных положений [0, .002, .004, .007, .017] m (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Зависимости

Orifice area vector — Вектор из площадей открытия [1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, .00011438, .00034356] m^2 (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Зависимости

Poppet position vector, s — Вектор из перемещений органа управления [0, .002, .004, .007, .017] m (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Зависимости

Pressure drop vector, dp — Вектор из значений перепада давления [.3, .5, .7] MPa (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Зависимости

Volumetric flow rate table, q(s,dp) — Массив значений объемного расхода [1.7e-05, 2e-05, 2.6e-05; .0035, .0045, .0053; .7, .9, 1.06; 1.96, 2.5, 3; 6, 7.7, 9.13] .* 1e-3 m^3/s (значение по умолчанию) | M-by-N массив

Зависимости

Port A poppet area — Площадь поперечного сечения порта А 1e-4 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Port A poppet to port X pilot area ratio — Отношение входа к области порта управления0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Spring preload force — Упругая сила в нейтральном положении тарелки 25 N (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Spring stiffness — Постоянная жесткость 15e3 N/m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Leakage area — Разорвите область когда в положении полностью закрытого отверстия 1e-10 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Discharge coefficient — Коэффициент расхода0.64 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Critical Reynolds number — Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения150 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Smoothing factor — Числовой коэффициент сглаживания0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Зависимости

Valve opening time constant — Постоянная времени клапана 0.1 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`X` — Порт Pressure
изотермическая жидкость

`Valve seat specification` — Геометрия седла клапана
`Conical` (значение по умолчанию) | `Custom`

`Poppet diameter` — Диаметр органа управления клапана
`0.01 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Seat cone angle` — Угол открытия места
`120 deg` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Poppet stroke` — Максимальное расширение тарелки
`5e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum orifice area` — Максимальная площадь поперечного сечения отверстия
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Poppet position vector` — Вектор из вводных положений
`[0, .002, .004, .007, .017] m` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

`Orifice area vector` — Вектор из площадей открытия
`[1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, .00011438, .00034356] m^2` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

`Poppet position vector, s` — Вектор из перемещений органа управления
`[0, .002, .004, .007, .017] m` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

`Pressure drop vector, dp` — Вектор из значений перепада давления
`[.3, .5, .7] MPa` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

`Volumetric flow rate table, q(s,dp)` — Массив значений объемного расхода
`[1.7e-05, 2e-05, 2.6e-05; .0035, .0045, .0053; .7, .9, 1.06; 1.96, 2.5, 3; 6, 7.7, 9.13] .* 1e-3 m^3/s` (значение по умолчанию) | M-by-N массив

`Port A poppet area` — Площадь поперечного сечения порта А
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Port A poppet to port X pilot area ratio` — Отношение входа к области порта управления
0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Spring preload force` — Упругая сила в нейтральном положении тарелки
`25 N` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Spring stiffness` — Постоянная жесткость
`15e3 N/m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Leakage area` — Разорвите область когда в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Discharge coefficient` — Коэффициент расхода
0.64 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Critical Reynolds number` — Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения
150 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Smoothing factor` — Числовой коэффициент сглаживания
0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

`Valve opening time constant` — Постоянная времени клапана
`0.1 s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина