Variable Overlapping Orifice (IL)

Отверстие создается открытыми сегментами с переменным перекрытием в изотермической системе

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Изотермическая Жидкость / Valves & Orifices / Отверстия

Описание

Модели блока Variable Overlapping Orifice (IL) текут через круглые отверстия с различными перекрывающимися областями, такими как движущаяся втулка в фиксированном случае. Перекрывающиеся отверстия могут иметь различные диаметры, но дополнительные отверстия вдоль золотника или втулки имеют тот же диаметр.

Перекрывающаяся область

Скорость потока жидкости зависит от переменной открытой области, созданной перекрывающимися отверстиями во втулке и преобразовании регистра. Эта мгновенная площадь открытия вычисляется как:

$\begin{array}{l} A_{o v e r l a p} = r^{2} [\cos^{- 1} (\frac{C^{2} + r^{2} - R^{2}}{2 C r}) - (\frac{C^{2} + r^{2} - R^{2}}{2 C r}) \sqrt{1 - {(\frac{C^{2} + r^{2} - R^{2}}{2 C r})}^{2}}] \\ + R^{2} [\cos^{- 1} (\frac{C^{2} - r^{2} + R^{2}}{2 C R}) - (\frac{C^{2} - r^{2} + R^{2}}{2 C R}) \sqrt{1 - {(\frac{C^{2} - r^{2} + R^{2}}{2 C R})}^{2}}], \end{array}$

где:

r является диаметром меньшего отверстия.
R является диаметром более крупного отверстия.
C является абсолютным расстоянием между центрами отверстия, вычисленными от физического сигнала в порте S, мгновенном положении втулки и Sleeve position when holes are concentric, S ₀: $C = | S - S_{0} | .$

Если отверстия на втулке и преобразовании регистра имеют тот же диаметр, область перекрытия становится:

$A_{o v e r l a p} = 2 r^{2} [\cos^{- 1} (\frac{C}{2 r}) - (\frac{C}{2 r}) \sqrt{1 - {(\frac{C}{2 r})}^{2}}] .$

Численно сглаживавшее смещение

Можно обеспечить числовую робастность в симуляции путем корректировки блока Smoothing factor в самых близких и самых дальних точках между центрами отверстия. Функция сглаживания применяется к каждому расчетному расстоянию, но в основном влияет на симуляцию в экстремальных значениях этой области значений.

Нормированное расстояние между центрами отверстия:

$\hat{C} = \frac{(C - R + r)}{(2 r)},$

Smoothing factor, s, применяется к нормированному открытию:

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

Сглаживавшее открытие:

$C_{s m o o t h e d} = {\hat{C}}_{s m o o t h e d} (2 r) + (R - r) .$

Уравнение массового расхода жидкости

Поток через пару отверстия вычисляется от отношения области давления:

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

где:

C _d является Discharge coefficient.
_{Отверстие} A является областью, открытой для потока, $A_{o r i f i c e} = A_{o v e r l a p} + A_{l e a k} .$
A является Cross-sectional area at ports A and B.
$\bar{ρ}$ средняя плотность жидкости.

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

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

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.

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

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

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Точка входа или точка выхода к отверстию.

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Точка входа или точка выхода к отверстию.

Входной параметр

развернуть все

`S` — Смещение втулки, m
физический сигнал

Положение втулки относительно случая, в m.

Параметры

развернуть все

`Sleeve hole diameter` — Диаметр отверстия втулки
`5e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Диаметр отверстия в движущемся элементе.

`Case hole diameter` — Диаметр отверстия случая
`5.5e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Диаметр отверстия в фиксированном элементе.

`Sleeve position when holes are concentric` — Движущееся положение элемента, когда центры отверстия выравниваются
`0 m` (значение по умолчанию) | скаляр

Движущееся положение элемента, когда центры отверстия выравниваются. Этот параметр используется к определению мгновенного перекрытия перемещения и стационарных отверстий в процессе моделирования для сравнения с сигналом, полученным в порте S.

`Number of interacting pairs` — Количество перекрывающихся отверстий, в парах
1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Количество перекрывающихся отверстий, в парах. Пары случая втулки не должны быть выровнены в смоделированном физическом оборудовании.

`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, обеспечена в определенной площади утечки. Это способствует числовой устойчивости путем поддержания непрерывности в потоке.

`Cross-sectional area at ports A and B` — Площадь постоянного отверстия 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 отверстие.

`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

Variable Overlapping Orifice (IL)

Описание

Перекрывающаяся область

Численно сглаживавшее смещение

Уравнение массового расхода жидкости

Порты

Сохранение

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Входной параметр

`S` — Смещение втулки, m
физический сигнал

Параметры

`Sleeve hole diameter` — Диаметр отверстия втулки
`5e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Case hole diameter` — Диаметр отверстия случая
`5.5e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Sleeve position when holes are concentric` — Движущееся положение элемента, когда центры отверстия выравниваются
`0 m` (значение по умолчанию) | скаляр

`Number of interacting pairs` — Количество перекрывающихся отверстий, в парах
1 (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` — Площадь постоянного отверстия 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

Variable Overlapping Orifice (IL)

Описание

Перекрывающаяся область

Численно сглаживавшее смещение

Уравнение массового расхода жидкости

Порты

Сохранение

A — Жидкий порт изотермическая жидкость

B — Жидкий порт изотермическая жидкость

Входной параметр

S — Смещение втулки, m физический сигнал

Параметры

Sleeve hole diameter — Диаметр отверстия втулки 5e-3 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Case hole diameter — Диаметр отверстия случая 5.5e-3 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Sleeve position when holes are concentric — Движущееся положение элемента, когда центры отверстия выравниваются 0 m (значение по умолчанию) | скаляр

Number of interacting pairs — Количество перекрывающихся отверстий, в парах1 (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 — Площадь постоянного отверстия 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` — Смещение втулки, m
физический сигнал

`Sleeve hole diameter` — Диаметр отверстия втулки
`5e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Case hole diameter` — Диаметр отверстия случая
`5.5e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Sleeve position when holes are concentric` — Движущееся положение элемента, когда центры отверстия выравниваются
`0 m` (значение по умолчанию) | скаляр

`Number of interacting pairs` — Количество перекрывающихся отверстий, в парах
1 (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` — Площадь постоянного отверстия 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`