Shuttle Valve (IL)

Односторонний клапан переключения в изотермической жидкой системе

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Изотермическая Жидкость / Valves & Orifices / Направленные Распределительные клапаны

Описание

Блок Shuttle Valve (IL) моделирует односторонний клапан регулировки давления или переключающийся компонент в изотермической жидкой сети. Теките посредством перемещений клапана от порта A или порта A1 к порту B. Когда перепад давления между A и A1, p_AA1, выше заданного порогового давления, путь между портами A и B открыт для потока и порта в завершениях A1. Путь был полностью изменен, когда давление достигает Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed. Когда p_AA1 падает ниже порогового давления, вход потока переключается на порт A1.

Уравнение массового расхода жидкости

Масса сохраняется через клапан:

${\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{A 1} + {\dot{m}}_{B} = 0.$

Между портами A и A1 нет никакого потока.

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 клапаном открытая область, или между портами A и B или между портами A1 и B.
_Портом A является Cross-sectional area at ports A and B.
$\bar{ρ}$ средняя плотность жидкости.
Δp является перепадом давлений клапана. В зависимости от пути к потоку через клапан это - или p – p _B, p_A1 – p _B, или нормированное давление при переключении между двумя входными портами, $\hat{p}$ , заданный ниже.

Критический перепад давлений, _{критика} Δp, является перепадом давления, сопоставленным с Critical Reynolds number, _{критикой} Re, и также зависит от пути к потоку через клапан:

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

Критическое число Рейнольдса является точкой перехода режима течения между ламинарным и турбулентным течением.

Падение давления описывает сокращение давления при клапане из-за уменьшения в области и может измениться, если различные пути к потоку клапана имеют различные 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.

На площадь открытия, _клапан A, также влияет динамика открытия клапана.

Открытие параметризации

Линейная параметризация области клапана зависит от пути к потоку через клапан. Динамическая область основана на обычно открытом контуре между портами A и B:

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

Нормированное давление, $\hat{p}$ ,

$\hat{p} = \frac{p_{A A 1} - p_{o p e n, A 1 B}}{p_{o p e n, A B} - p_{o p e n, A 1 B}},$

когда p_AA1 является между параметрами Pressure at which A-B is fully closed and A1-B is fully open и Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed. Если p_AA1 ниже Pressure at which A-B is fully closed and A1-B is fully open, $\hat{p}$ 0. Если p_AA1 выше Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed, $\hat{p}$ 1.

Когда клапан вставил переключатели от порта A до порта A1, площадь открытия клапана:

$A_{v a l v e, A 1 B} = A_{\max} + A_{l e a k} - A_{v a l v e, A B} .$

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:

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

По умолчанию Opening dynamics установлен в Off.

Численно сглаживавшее давление

В экстремальных значениях области значений давления управления можно обеспечить числовую робастность в симуляции путем корректировки блока Smoothing factor. Функция сглаживания применяется к каждому расчетному, контролируют давление, но в основном влияет на симуляцию в экстремальных значениях этой области значений.

Smoothing factor, s, применяется к нормированному давлению, $\hat{p}$ :

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

и сглаживавшее давление:

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Порт Entry к клапану.

`A1` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Порт Entry к клапану.

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Выйдите из порта от клапана.

Параметры

развернуть все

`Pressure at which A-B is fully closed and A1-B is fully open` — Пороговое давление для полностью открытого входа A1
`-0.01 MPa` (значение по умолчанию) | скаляр

Порог давления между портами A и A1, ниже которых путь к потоку между портами A1 и B полностью открыт и путь к потоку между портами A и B, полностью закрывается.

`Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed` — Пороговое давление для полностью открытого входа A
`0.01 MPa` (значение по умолчанию) | скаляр

Порог давления между портами A и A1, выше которых путь к потоку между портами A и B полностью открыт и путь к потоку между портами A1 и B, полностью закрывается.

`Maximum opening area` — Максимальная область клапана
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимум открывает область клапана. Это значение используется, чтобы определить нормированное давление клапана и площадь открытия клапана во время операции.

`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 входа и выхода, A1 и B, 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, составляющий 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.

`Opening dynamics` — Ввести ли задержку потока из-за открытия клапана
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

Ли с учетом переходных эффектов к гидросистеме из-за открытия клапана. Установка Opening dynamics к On аппроксимирует вводные условия путем представления задержки первого порядка в ответе потока. Opening time constant также влияет на смоделированную вводную динамику.

`Opening time constant` — Постоянная времени открытия 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.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening dynamics на On.

Введенный в R2020a

Документация

Shuttle Valve (IL)

Описание

Уравнение массового расхода жидкости

Открытие параметризации

Динамика Открытия

Численно сглаживавшее давление

Порты

Сохранение

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`A1` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Параметры

`Pressure at which A-B is fully closed and A1-B is fully open` — Пороговое давление для полностью открытого входа A1
`-0.01 MPa` (значение по умолчанию) | скаляр

`Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed` — Пороговое давление для полностью открытого входа A
`0.01 MPa` (значение по умолчанию) | скаляр

`Maximum opening area` — Максимальная область клапана
`1e-4 m^2` (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`

`Opening dynamics` — Ввести ли задержку потока из-за открытия клапана
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

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

Зависимости

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Shuttle Valve (IL)

Описание

Уравнение массового расхода жидкости

Открытие параметризации

Динамика Открытия

Численно сглаживавшее давление

Порты

Сохранение

A — Жидкий порт изотермическая жидкость

A1 — Жидкий порт изотермическая жидкость

B — Жидкий порт изотермическая жидкость

Параметры

Pressure at which A-B is fully closed and A1-B is fully open — Пороговое давление для полностью открытого входа A1 -0.01 MPa (значение по умолчанию) | скаляр

Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed — Пороговое давление для полностью открытого входа A 0.01 MPa (значение по умолчанию) | скаляр

Maximum opening area — Максимальная область клапана 1e-4 m^2 (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

Opening dynamics — Ввести ли задержку потока из-за открытия клапана Off (значение по умолчанию) | On

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

Зависимости

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`A1` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`Pressure at which A-B is fully closed and A1-B is fully open` — Пороговое давление для полностью открытого входа A1
`-0.01 MPa` (значение по умолчанию) | скаляр

`Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed` — Пороговое давление для полностью открытого входа A
`0.01 MPa` (значение по умолчанию) | скаляр

`Maximum opening area` — Максимальная область клапана
`1e-4 m^2` (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`

`Opening dynamics` — Ввести ли задержку потока из-за открытия клапана
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

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