Клапан для предотвращения потока, нацеленного в противоречии с его намеченным направлением
Simscape / Жидкости / Тепловая Жидкость / Valves & Orifices / Направленные Распределительные клапаны
Блок Check Valve (TL) моделирует вводные характеристики пропорционального клапана, который обеспечен закрытый, когда перепад давлений между его портами инвертирован (или, более точно, опущен ниже порога, известного как давления открытия). Запорные клапаны распространены в устройствах предотвращения противотока, таковы как используемые в общедоступных сетях водоснабжения, где загрязненной воде в нисходящем направлении водопроводной магистрали нельзя позволить возвратиться в восходящем направлении. Никакой определенный клапан не отключает механизм — приняты ли мяч, диск, диафрагма или другой — в блоке. Позволенное направление потока всегда от порта A до порта B.
Y-образный запорный клапан с поршнем управления поршневого типа, от которого частично отрекаются
Клапан взламывает, когда перепад давления через него повышается выше давлений открытия, заданных в блоке. Площадь открытия увеличивается линейно с давлением, сохраните для двух маленьких интервалов давления около полностью открытого и положений полностью закрытого отверстия (по которому применяется нелинейное сглаживание для того, чтобы удалить числовые разрывы). Когда перепад давления достигает максимального значения, заданного в блоке, клапан полностью открыт, и его площадь открытия больше не увеличивается с давлением. Скорость потока жидкости через клапан никогда не является действительно нулевой, когда маленькая область утечки остается, когда давление падает ниже давлений открытия.
(Сглаживавшая) площадь открытия клапана сначала вычисляется как линейная функция давления, или во входе клапана (порт A) или в отбрасывании между теми во входе и при выходе (порт B). То, какое из этих давлений — названный контролирует давления — показывает в вычислениях области, зависит от установки параметров блоков Pressure specification method:
где p является давлением; индекс Control указывает на значение, которое будет использоваться в определении площади открытия клапана. Индексы A и B обозначьте тепловые гидравлические порты, в которых получены давления. Давления в портах всегда задаются как абсолютные давления. Давления открытия, в которых площадь открытия как минимум, так же заданы:
где индекс Crack указывает на клапан, только взламывающий, индекс G значение прибора и индекс Atm стандартное атмосферное значение. Значение Трещины p, G получено из параметров блоков Cracking pressure (gauge); это Трещины Δp получено из параметров блоков Cracking pressure differential. Максимальное давление, при котором площадь открытия в его самом большом:
где индекс Max обозначает максимальное давление (полученный как прибор). Значение p Max, G получен из параметров блоков Maximum opening pressure (gauge); это Δp Max получено из параметров блоков Maximum opening pressure differential. Управление, взламывание и максимальные давления дают для линейной формы площади открытия клапана:
где S обозначает (линейную) площадь открытия. Площадь открытия при взламывании равна маленькому значению, заданному в параметрах блоков Leakage area. Основная цель этого параметра должна гарантировать числовую робастность модели путем гарантирования, что никакой фрагмент тепловой жидкой сети не становится абсолютно изолированным в процессе моделирования.
Площадь открытия клапана как линейная функция давления
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.
Чтобы гарантировать соответствующую эффективность симуляции, площадь открытия клапана сглаживается более чем два маленьких интервала давления около заданного взламывания и максимальных давлений. Сглаживание выполняется посредством многочленных выражений (чтобы быть включенным в конечную форму выражения площади открытия):
где ƛ является коэффициентом сглаживания, примененным при взламывании (индекс Crack) и максимум (индекс Max) фрагменты выражения площади поверхности. Коэффициент сглаживания вычисляется от нормированного перепада давлений γ:
где Сглаженный Δp является областью сглаживания давления:
Параметр Сглаженный f является значением между 0 и 1 полученный из параметров блоков Smoothing factor. Финал, сглаживавший, площадь открытия клапана дана условным выражением:
Объем жидкости в клапане, и, следовательно, его масса, приняты, очень маленькими, и это, для целеймоделирования, проигнорировано. В результате никакое количество жидкости не может накопиться там. По принципу сохранения массы массовый расход жидкости в клапан через один порт должен равняться расходу из клапана через другой порт:
где задан как массовый расход жидкости в клапан через один из портов (A или B).
Причины падения давления, происходящих в каналах 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 потерь, мерой массовой скорости потока жидкости через клапан относительно теоретического значения, которое это имело бы в идеальном клапане. Выражение баланса импульса в клапане с точки зрения перепада давления вызвало в потоке:
где C D является коэффициентом расхода, и ξ p является отношением перепада давления — мера степени, до которой восстановление давления при выходе способствует общему перепаду давления клапана. Индекс Avg обозначает средние значения в тепловых гидравлических портах. Критический массовый расход жидкости вычисляется из критического числа Рейнольдса — в котором поток в отверстии принят к переходу от ламинарного к турбулентному:
где μ обозначает динамическую вязкость. Отношение перепада давления вычисляется как:
Клапан моделируется как адиабатический компонент. Никакой теплообмен не может находиться между жидкостью и стеной клапана. Никакой работы не происходит над или жидкостью, когда это пересекает клапан. С этими предположениями энергия может ввести и выйти из клапана адвекцией только через порты A и B. Принципом сохранения энергии затем, сумма энергетических потоков через порты должна всегда равняться нулю:
где ϕ задан как энергетическая скорость потока жидкости в клапан через один из портов (A или B).
Variable Area Orifice (TL) | 2-Way Directional Valve (TL) | 3-Way Directional Valve (TL) | 4-Way Directional Valve (TL)
