Pressure-Reducing Valve (IL)

Уменьшающий давление клапан в изотермической системе

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

Описание

Блок Pressure-Reducing Valve (IL) моделирует уменьшающий давление клапан в изотермической жидкой сети. Клапан остается открытым, когда давление в порте B меньше заданного давления. Когда давление в порте B встречает или превосходит это давление набора, завершения клапана. Блок функционирует на основе дифференциала между давлением набора и давлением в порте B. Для регулирования давления на основе другого элемента в гидросистеме смотрите блок Pressure Compensator Valve (IL).

Регулирование давления

Две опции управления клапаном доступны:

Когда Set pressure control установлен в Controlled, соедините сигнал давления с портом Ps и задайте постоянный Pressure regulation range. Ответ клапана будет инициирован, когда P _B будет больше _набора P, Set pressure (gauge), и ниже P _макс., суммы давления набора и пользовательского Pressure regulation range. Давление в порте B действует как давление управления, _{управление} P, для этого клапана.
Когда Set pressure control установлен в Constant, открытие клапана постоянно регулируется между _{набором} P и P _макс. или линейной или табличной параметризацией. Когда Tabulated data опция выбрана, _набор P и P _макс. являются первыми и последними параметрами Pressure differential vector, соответственно.

Уравнение массового расхода жидкости

Импульс 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 мгновенным 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.

Площадь открытия _клапан A определяется заключительной параметризацией (для Constant только клапаны) и динамика открытия клапана.

Закрытие параметризации

Линейная параметризация области клапана

$A_{v a l v e} = \hat{p} (A_{l e a k} - A_{\max}) + A_{\max},$

где нормированное давление, $\hat{p}$ ,

$\hat{p} = \frac{p_{c o n t r o l} - p_{s e t}}{p_{\max} - p_{s e t}},$

В экстремальных значениях области значений давления клапана можно обеспечить числовую робастность в симуляции путем корректировки блока Smoothing factor. С ненулевым коэффициентом сглаживания функция сглаживания применяется ко всем расчетным давлениям клапана, но в основном влияет на симуляцию в экстремальных значениях этих областей значений.

Когда Smoothing factor, f, является ненулевым, сглаживавшее, нормированное давление вместо этого подано к области клапана:

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

В Tabulated data параметризация, A _макс. и _утечка A является первыми и последними параметрами Opening area vector, соответственно. Сглаживавшее, нормированное давление также используется, когда коэффициент сглаживания ненулевой с линейной интерполяцией и самой близкой экстраполяцией.

Динамика Открытия

Если Opening dynamics моделируется, задержка введена ответу потока на открытие клапана. _клапан A становится динамической площадью открытия, A _dyn; в противном случае _клапан A является установившейся площадью открытия. Мгновенное изменение в динамической площади открытия 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 превращенный Off.

Установившиеся движущие силы установлены той же параметризацией как открытие клапана и основаны на давлении управления, _{управлении} p. Ненулевой Smoothing factor может обеспечить дополнительную числовую устойчивость, когда клапан находится в почти закрытой или почти открытой позиции.

Дефектное поведение

Когда отказы включены, клапан, открытая область становится упорно продолженной заданное значение в ответ на один из этих триггеров:

Время симуляции — Сбой происходит в требуемое время.
Поведение симуляции — Сбой происходит в ответ на внешний триггер. Это отсоединяет порт Tr.

Три опции отказа доступны в параметре Opening area when faulted:

Closed — Клапан замораживается в его наименьшем значении, в зависимости от Opening parameterization:
- Когда Opening parameterization установлен в Linear, область клапана замораживается в Leakage area.
- Когда Opening parameterization установлен в Tabulated data, область клапана замораживается в первом элементе Opening area vector.
Open — Клапан замораживается в его самом большом значении, в зависимости от Opening parameterization:
- Когда Opening parameterization установлен в Linear, область клапана замораживается в Maximum opening area.
- Когда Orifice parameterization установлен в Tabulated data, область клапана замораживается в последнем элементе Opening area vector.
Maintain last value — Область клапана замораживает в клапане открытую область, когда триггер произошел.

Из-за числового сглаживания в экстремальных значениях области клапана, минимальная примененная область больше, чем Leakage area, и максимум меньше, чем Maximum orifice area пропорционально значению Smoothing factor.

После того, как инициированный, клапан остается в неработающей области для остальной части симуляции.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Точка входа или точка выхода к клапану.

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Точка входа или точка выхода к клапану.

Входной параметр

развернуть все

`Ps` — Установите сигнал давления
физический сигнал

Порог давления различный сигнала для управляемой работы клапана.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Set pressure control на Controlled.

`Tr` — Внешний триггер отказа
физический сигнал

Порт физического сигнала для внешнего триггера отказа. Инициирование происходит, когда значение больше 0.5. Нет никакого модуля, сопоставленного с триггерным значением.

Зависимости

Этот порт отображается, когда Enable faults установлен в On и Fault trigger установлен в External.

Параметры

развернуть все

Параметры

`Set pressure control` — Метод работы клапана
`Constant` (значение по умолчанию) | `Controlled`

Метод работы клапана. Constant клапан закрывается линейно в фиксированной области значений регулирования давления или в соответствии со сведенным в таблицу давлением и данными о площади открытия, которые вы обеспечиваете. Controlled клапан закрывается согласно переменному сигналу давления набора в порте Pset в фиксированной области значений регулирования давления.

`Opening parameterization` — Метод моделирования открытия клапана или закрытия
`Linear` (значение по умолчанию) | `Tabular data`

Метод моделирования открытия клапана или закрытия. Открытие клапана или параметризовано линейно, который коррелирует площадь открытия к предоставленному спектру давления, или таблицей значений, вы предоставляете тому корреляту площадь открытия клапана данным о перепаде давления.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Set pressure control на Constant.

`Set pressure (gauge)` — Абсолютное давление, вне которого инициирована работа клапана
0.1 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Абсолютное давление, вне которого инициирована работа клапана.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Set pressure control на Constant и Opening parameterization к Linear.

`Pressure regulation range` — Клапан операционная область значений давления
0.1 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Операционная область значений давления клапана. Область значений регулирования давления начинается в Set pressure (gauge), и конец области значений является максимальным рабочим давлением клапана.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите также:

Set pressure control к Controlled
Set pressure control к Constant и Opening parameterization к Linear

`Maximum opening area` — Область полностью открытого клапана
`1e-4` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения клапана в его положении полностью открытого отверстия.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите также:

Set pressure control к Controlled
Set pressure control к Constant и Opening parameterization к Linear

`Leakage area` — Область разрыва клапана, когда в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10` м^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:

Set pressure control к Controlled
Set pressure control к Constant и Opening parameterization к Linear

`Pressure differential vector` — Вектор из значений дифференциального давления для табличной параметризации
[0.2 : 0.2 : 1.2] MPa (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Вектор из значений перепада давления для табличной параметризации площади открытия клапана. Векторные элементы должны соответствовать непосредственные элементам в параметре Opening area vector. Элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0. Линейная интерполяция используется между табличными точками данных.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Set pressure control на Constant и Opening parameterization к Tabulated data.

`Opening area vector` — Площади открытия клапана для табличной параметризации
`[1e-05, 8e-06, 6e-06, 4e-06, 2e-06, 1e-10]` м^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 Pressure differential vector. Элементы перечислены в порядке убывания и должны быть больше 0. Линейная интерполяция используется между табличными точками данных.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Set pressure control на Constant и Opening parameterization к Tabulated data.

`Cross-sectional area at ports A and B` — Область при записи клапана или выходе
`inf` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения в портах A и B входа и выхода. Эти области 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, составляющий потери выброса в теоретических потоках. Коэффициент расхода по умолчанию для клапана в Simscape™ Fluids™ 0.64.

`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.

`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` — Счета на давление увеличиваются в расширениях области
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

Счета на давление увеличиваются когда жидкость течет с области меньшей площади поперечного сечения в область большей площади поперечного сечения. Это увеличение давления не получено, когда Pressure recovery установлен в Off.

`Opening dynamics` — Ли с учетом ответа потока на открытие клапана
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

Счета на переходные эффекты к гидросистеме из-за открытия клапана. набор Opening dynamics к On аппроксимирует вводные условия путем представления задержки первого порядка в ответе потока. Opening time constant также влияет на смоделированную вводную динамику.

`Initial opening area` — Открытая область в начале симуляции
`1e-10` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Начальная площадь поперечного сечения открытия во время динамического открытия. Это значение используется, чтобы вычислить мгновенную площадь открытия на следующем временном шаге.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening dynamics на On.

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

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening dynamics на On.

Отказы

`Enable faults` — Опция отказа
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

Включите внешне или временно инициированные отказы. Когда сбой произойдет, область клапана, обычно установленная вводной параметризацией, будет установлена в значение, заданное в параметре Opening area when faulted.

`Opening area when faulted` — Установите давшие сбой характеристики
`Closed` (значение по умолчанию) | `Open` | `Maintain last value`

Устанавливает неработающий тип клапана. Можно принять решение для клапана захватить, когда клапан открыт, закрыт, или в области, когда сбой инициирован.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults на On.

`Fault trigger` — Внешняя или временная триггерная опция
`Temporal` (значение по умолчанию) | `External`

Происходит ли триггер отказа из-за внешнего события или в требуемое время.

Когда установлено в External, порт Tr включен. Физический сигнал в порте Tr, который больше 0.5 триггерный сбой.

Когда установлено в Temporal, когда Simulation time for fault event будет достигнут, область клапана будет установлена в значение, заданное в параметре Opening area when faulted.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults на On.

`Simulation time for fault event` — Время, в которое инициирован сбой
5 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Когда Simulation time for fault event достигнут, область клапана установлена в значение, заданное в параметре Opening area when faulted.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults на On и Fault trigger к Temporal.

Введенный в R2020a

Документация

Pressure-Reducing Valve (IL)

Описание

Регулирование давления

Уравнение массового расхода жидкости

Закрытие параметризации

Динамика Открытия

Дефектное поведение

Порты

Сохранение

A — Жидкий порт изотермическая жидкость

B — Жидкий порт изотермическая жидкость

Входной параметр

Ps — Установите сигнал давления физический сигнал

Зависимости

Tr — Внешний триггер отказа физический сигнал

Зависимости

Параметры

Параметры

Set pressure control — Метод работы клапана Constant (значение по умолчанию) | Controlled

Opening parameterization — Метод моделирования открытия клапана или закрытия Linear (значение по умолчанию) | Tabular data

Зависимости

Set pressure (gauge) — Абсолютное давление, вне которого инициирована работа клапана0.1 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Pressure regulation range — Клапан операционная область значений давления0.1 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Maximum opening area — Область полностью открытого клапана 1e-4 м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Leakage area — Область разрыва клапана, когда в положении полностью закрытого отверстия 1e-10 м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Pressure differential vector — Вектор из значений дифференциального давления для табличной параметризации[0.2 : 0.2 : 1.2] MPa (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Зависимости

Opening area vector — Площади открытия клапана для табличной параметризации [1e-05, 8e-06, 6e-06, 4e-06, 2e-06, 1e-10] м^2 (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Зависимости

Cross-sectional area at ports A and B — Область при записи клапана или выходе inf м^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 — Счета на давление увеличиваются в расширениях области Off (значение по умолчанию) | On

Opening dynamics — Ли с учетом ответа потока на открытие клапана Off (значение по умолчанию) | On

Initial opening area — Открытая область в начале симуляции 1e-10 м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Opening time constant — Постоянная времени открытия клапана0.1 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Отказы

Enable faults — Опция отказа Off (значение по умолчанию) | On

Opening area when faulted — Установите давшие сбой характеристики Closed (значение по умолчанию) | Open | Maintain last value

Зависимости

Fault trigger — Внешняя или временная триггерная опция Temporal (значение по умолчанию) | External

Зависимости

Simulation time for fault event — Время, в которое инициирован сбой5 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`Ps` — Установите сигнал давления
физический сигнал

`Tr` — Внешний триггер отказа
физический сигнал

`Set pressure control` — Метод работы клапана
`Constant` (значение по умолчанию) | `Controlled`

`Opening parameterization` — Метод моделирования открытия клапана или закрытия
`Linear` (значение по умолчанию) | `Tabular data`

`Set pressure (gauge)` — Абсолютное давление, вне которого инициирована работа клапана
0.1 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Pressure regulation range` — Клапан операционная область значений давления
0.1 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum opening area` — Область полностью открытого клапана
`1e-4` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Leakage area` — Область разрыва клапана, когда в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Pressure differential vector` — Вектор из значений дифференциального давления для табличной параметризации
[0.2 : 0.2 : 1.2] MPa (значение по умолчанию) | 1 n вектором

`Opening area vector` — Площади открытия клапана для табличной параметризации
`[1e-05, 8e-06, 6e-06, 4e-06, 2e-06, 1e-10]` м^2 (значение по умолчанию) | 1 n вектором

`Cross-sectional area at ports A and B` — Область при записи клапана или выходе
`inf` м^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` — Счета на давление увеличиваются в расширениях области
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

`Opening dynamics` — Ли с учетом ответа потока на открытие клапана
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

`Initial opening area` — Открытая область в начале симуляции
`1e-10` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

`Enable faults` — Опция отказа
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

`Opening area when faulted` — Установите давшие сбой характеристики
`Closed` (значение по умолчанию) | `Open` | `Maintain last value`

`Fault trigger` — Внешняя или временная триггерная опция
`Temporal` (значение по умолчанию) | `External`

`Simulation time for fault event` — Время, в которое инициирован сбой
5 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина