Poppet Valve (IL)

Клапан тарелки в изотермической жидкой сети

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

Описание

Блок Poppet Valve (IL) моделирует клапан контроля потока в изотермической жидкой системе. Тарелка может или иметь цилиндрический поршень управления или поршень управления мяча. Для шаровых клапанов можно выбрать между и коническими местами с острым краем. Тарелка открывается или закрывается согласно сигналу смещения в порте S. Положительный сигнал отрекается от тарелки и открывает клапан.

Схематичный клапан тарелки

Вид сверху клапана тарелки

Цилиндрическая площадь открытия тарелки основы

Площадь открытия клапана вычисляется как:

$A_{o p e n} = π h \sin (\frac{θ}{2}) [d_{s} + \frac{h}{2} \sin (θ)] + A_{l e a k},$

где:

h является вертикальным расстоянием между внешним краем цилиндра и местом, обозначенным в схематическом выше.
θ является Seat cone angle.
d _s является Stem diameter.
_{Утечкой} A является Leakage area.

Площадь открытия ограничена максимальным смещением h _макс.:

$h_{\max} = \frac{d_{s} [\sqrt{1 + \cos (\frac{θ}{2})} - 1]}{\sin (θ)} .$

Для любого смещения основы, больше, чем h _макс._{, открытый} A является суммой максимальной площади постоянного отверстия и Leakage area:

$A_{o p e n} = \frac{π}{4} d_{s}^{2} + A_{l e a k} .$

Для любой комбинации сигнала в порте S и цилиндрическом смещении меньше чем 0, минимальной областью клапана является Leakage area.

Круглая площадь открытия тарелки мяча

Геометрия места с острым краем

Площадь открытия клапана вычисляется как:

$A_{o p e n, s h a r p - e d g e d} = π r_{O} \sqrt{{(G_{s h a r p} + h)}^{2} + r_{O}^{2}} [1 - \frac{r_{B}^{2}}{{(G_{s h a r p} + h)}^{2} + r_{O}^{2}}] + A_{l e a k},$

где:

h является вертикальным расстоянием между внешним краем цилиндра и местом, обозначенным в схематическом выше.
r _O является радиусом отверстия места, вычисленным от Seat orifice diameter.
r _B является радиусом мяча, вычисленного от Ball diameter.
_Резкий G является геометрическим параметром: $G_{s h a r p} = \sqrt{r_{B}^{2} - r_{O}^{2}} .$
_{Утечкой} A является Leakage area.

Площадь открытия ограничена максимальным смещением h _макс.:

$h_{\max} = \sqrt{\frac{2 r_{B}^{2} - r_{O}^{2} + r_{O} \sqrt{r_{O}^{2} + 4 r_{B}^{2}}}{2}} - G_{s h a r p} .$

Для любого смещения мяча, больше, чем h _макс._{, открытый} A является суммой максимальной площади постоянного отверстия и Leakage area:

$A_{o p e n} = \frac{π}{4} d_{O}^{2} + A_{l e a k} .$

Для любой комбинации сигнала в порте S и смещении мяча, которое меньше 0, минимальной областью клапана является Leakage area.

Коническая геометрия места

Площадь открытия клапана вычисляется как:

$A_{o p e n, c o n i c a l} = G_{c o n i c a l} h + \frac{π}{2} \sin (θ) \sin (\frac{θ}{2}) h^{2} + A_{l e a k},$

где:

h является вертикальным расстоянием между внешним краем цилиндра и местом, обозначенным в схематическом выше.
θ является Seat cone angle.
_{Конический} G является геометрическим параметром: $G_{c o n i c a l} = π r_{B} \sin (θ),$ где r _B является радиусом мяча.
_{Утечкой} A является Leakage area.

Площадь открытия ограничена максимальным смещением h _макс.:

$h_{\max} = \frac{\sqrt{r_{B}^{2} + \frac{r_{O}^{2}}{\cos (\frac{θ}{2})}} - r_{B}}{\sin (\frac{θ}{2})} .$

$A_{o p e n} = \frac{π}{4} d_{O}^{2} + A_{l e a k} .$

Численно сглаживавшее смещение

В экстремальных значениях области значений открытия отверстия можно обеспечить числовую робастность в симуляции путем корректировки блока Smoothing factor. Когда коэффициент сглаживания является ненулевым, функция сглаживания применяется к каждому расчетному смещению, но в основном влияет на симуляцию в экстремальных значениях этой области значений.

Нормированное открытие отверстия:

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

Smoothing factor, s, применяется к нормированному открытию:

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

Сглаживавшее открытие:

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

Это сглаживавшее открытие используется в площади открытия клапана, или _{Aopen,conical} или _{Aopen,sharp-edged}.

Уравнение массового расхода жидкости

Масса сохраняется через клапан:

${\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{B} = 0.$

Массовый расход жидкости через клапан вычисляется как:

$\dot{m} = \frac{C_{d} A_{v a l v e} \sqrt{2 \bar{ρ}}}{\sqrt{P R_{l o s s} (1 - {(\frac{A_{v a l v e}}{A_{p o r t}})}^{2})}} \frac{Δ p}{{[Δ p^{2} + Δ p_{c r i t}^{2}]}^{1 / 4}},$

где:

C _d является Discharge coefficient.
_Клапан A является текущим клапаном открытая область.
_Портом A является Cross-sectional area at ports A and B.
$\bar{ρ}$ средняя плотность жидкости.
Δp является перепадом давлений клапана p – p _B.

Критическим перепадом давлений, _{критикой} Δp, является перепад давления, сопоставленный с Critical Reynolds number, _{критикой} Re, точкой перехода режима течения между ламинарным и турбулентным течением:

$Δ p_{c r i t} = \frac{π \bar{ρ}}{8 A_{v a l v e}} {(\frac{ν {Re}_{c r i t}}{C_{d}})}^{2} .$

Падение давления описывает сокращение давления при клапане из-за уменьшения в области. _потеря PR вычисляется как:

$P R_{l o s s} = \frac{\sqrt{1 - {(\frac{A_{v a l v e}}{A_{p o r t}})}^{2} (1 - C_{d}^{2})} - C_{d} \frac{A_{v a l v e}}{A_{p o r t}}}{\sqrt{1 - {(\frac{A_{v a l v e}}{A_{p o r t}})}^{2} (1 - C_{d}^{2})} + C_{d} \frac{A_{v a l v e}}{A_{p o r t}}} .$

Восстановление давления описывает положительный скачок давления при клапане из-за увеличения области. Если вы не хотите получать это увеличение давления, установите Pressure recovery на Off. В этом случае _потеря PR равняется 1.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Жидкая запись или выходной порт к клапану.

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Жидкая запись или выходной порт к клапану.

Входной параметр

развернуть все

`S` — Остановите смещение, m
физический сигнал

Смещение органа управления клапана в m в виде физического сигнала..

Параметры

развернуть все

`Poppet geometry` — Тип тарелки
`Cylindrical stem` (значение по умолчанию) | `Round ball`

Тип тарелки. Можно выбрать или цилиндрический или шарообразный поршень управления.

`Valve seat specification` — Геометрия седла клапана
`Sharp-edged` (значение по умолчанию) | `Conical`

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Poppet geometry на Round ball.

`Ball diameter` — Диаметр поршня управления мяча
`0.01 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Диаметр поршня управления мяча.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Poppet geometry на Round ball.

`Seat orifice diameter` — Усадите диаметр отверстия
`7e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Усадите диаметр отверстия.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Poppet geometry на Round ball.

`Stem diameter` — Диаметр цилиндрической основы
`0.01 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Диаметр цилиндрической основы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Poppet geometry на Cylindrical stem.

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

Угол открытия места.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите также:

Poppet geometry к Cylindrical stem
Poppet geometry к Round ball и Valve seat specification к Conical

`Poppet position when in the seat` — Поршень управления возмещен
`0 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Смещение тарелки, когда клапан закрывается. Положительное, ненулевое значение указывает на частично открытый клапан. Отрицательное, ненулевое значение указывает на клапан с положительным перекрытием, который остается закрытым для начального смещения, установленного физическим сигналом в порте S.

`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.

`Cross-sectional area at ports A and B` — Область при сохранении портов
`inf m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Области в портах A и B входа и выхода, которые используются в уравнении скорости потока жидкости давления, которое определяет массовый расход жидкости через клапан.

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

Поправочный коэффициент, который составляет потери выброса в теоретических потоках.

`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 отверстие.

`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.

`Pressure recovery` — Увеличиваются ли с учетом давления в расширениях области
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

Увеличиваются ли с учетом давления когда жидкость течет с области меньшей площади поперечного сечения в область большей площади поперечного сечения.

Введенный в R2020a

Документация

Poppet Valve (IL)

Описание

Цилиндрическая площадь открытия тарелки основы

Круглая площадь открытия тарелки мяча

Численно сглаживавшее смещение

Уравнение массового расхода жидкости

Порты

Сохранение

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Входной параметр

`S` — Остановите смещение, m
физический сигнал

Параметры

`Poppet geometry` — Тип тарелки
`Cylindrical stem` (значение по умолчанию) | `Round ball`

`Valve seat specification` — Геометрия седла клапана
`Sharp-edged` (значение по умолчанию) | `Conical`

Зависимости

`Ball diameter` — Диаметр поршня управления мяча
`0.01 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

`Seat orifice diameter` — Усадите диаметр отверстия
`7e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

`Stem diameter` — Диаметр цилиндрической основы
`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

`Poppet position when in the seat` — Поршень управления возмещен
`0 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

`Cross-sectional area at ports A and B` — Область при сохранении портов
`inf 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]

`Pressure recovery` — Увеличиваются ли с учетом давления в расширениях области
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Poppet Valve (IL)

Описание

Цилиндрическая площадь открытия тарелки основы

Круглая площадь открытия тарелки мяча

Численно сглаживавшее смещение

Уравнение массового расхода жидкости

Порты

Сохранение

A — Жидкий порт изотермическая жидкость

B — Жидкий порт изотермическая жидкость

Входной параметр

S — Остановите смещение, m физический сигнал

Параметры

Poppet geometry — Тип тарелки Cylindrical stem (значение по умолчанию) | Round ball

Valve seat specification — Геометрия седла клапана Sharp-edged (значение по умолчанию) | Conical

Зависимости

Ball diameter — Диаметр поршня управления мяча 0.01 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Seat orifice diameter — Усадите диаметр отверстия 7e-3 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Stem diameter — Диаметр цилиндрической основы 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

Poppet position when in the seat — Поршень управления возмещен 0 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

Cross-sectional area at ports A and B — Область при сохранении портов inf m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

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

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

Pressure recovery — Увеличиваются ли с учетом давления в расширениях области Off (значение по умолчанию) | On

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`S` — Остановите смещение, m
физический сигнал

`Poppet geometry` — Тип тарелки
`Cylindrical stem` (значение по умолчанию) | `Round ball`

`Valve seat specification` — Геометрия седла клапана
`Sharp-edged` (значение по умолчанию) | `Conical`

`Ball diameter` — Диаметр поршня управления мяча
`0.01 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Seat orifice diameter` — Усадите диаметр отверстия
`7e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Stem diameter` — Диаметр цилиндрической основы
`0.01 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

`Poppet position when in the seat` — Поршень управления возмещен
`0 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

`Cross-sectional area at ports A and B` — Область при сохранении портов
`inf 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]

`Pressure recovery` — Увеличиваются ли с учетом давления в расширениях области
`Off` (значение по умолчанию) | `On`