4-Way 3-Position Directional Valve (G)

气网中的四线三位分配阀。

blockType: EngeeFluids.Gas.Valves.DirectionalControl.FourWayThreePosition

图书馆路径:

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资料描述

座 4-Way 3-Position Directional Valve (G) 它是一个分配阀，具有四个气体端口（P，A，B 和 T）以及它们之间的通道 P-A，A-T，P-B 和 B-T。每个所述通道穿过可变宽度的孔。施加到端口 S 的输入信号控制阀芯的位置。分配阀在阀芯盖住开口时关闭。

在典型系统中，端口 P 连接到泵，端口 T 连接到储液器，端口 A 和 B 连接到双向执行器。打开通道 P-A 和 B-T 允许泵在驱动器的一侧产生压力，而油箱在另一侧释放压力。在一些系统中，驱动轴延伸，在另一些系统中它缩回。打开通道 P-B 和 A-T 展开处于压力和卸载状态的驱动侧，使轴可以向相反的方向移动。

分配阀配置的示例示于图中。

4 way 3 position directional valve g 1 cn

流动可以是层流或湍流，并且可以达到音速。在阀门开口口处达到最大速度，在那里流动最窄和最快。当出口压力与入口压力之比达到阀的临界值特性时，流量变得临界。单元不计算超音速流量。

阀门位置

控制阀是无级可调的，并在一个正常和两个操作位置之间平稳切换。

当阀芯在端口 S 中的运动的值为零时，分配阀返回到其正常位置，在此不再操作。如果阀芯的活塞相对于其开口没有位移，则分配阀完全关闭。

操作位置是当阀芯从正常位置沿正或负方向最大移动时阀移动到的位置。在这种情况下，一个孔通常是封闭的，另一个是完全打开的。

图像 I 显示了一个阀门，其中运动发生在正方向，孔 P-A 和 B-T 完全打开，孔 P-B 和 A-T 完全关闭。图像 II 显示了一个阀门，其中运动发生在负方向，开口 P-A 和 B-T 完全关闭，开口 P-B 和 A-T 完全打开。图像 III 显示了一个阀门，其中阀芯处于中立位置，所有开口都关闭。

4 way 3 position directional valve g 2

将分配阀移动到操作位置的阀芯的移动取决于阀芯活塞的位移。 阀门开度分数偏移 部分中的参数为确定阀芯活塞在端口处的位移设置常数值。

开孔阶段

在分配阀的位置之间的间隔中，孔的开度取决于阀芯的活塞相对于轮缘位于何处。这个距离是一个开放的孔，并且该单位对这个距离进行归一化，使得它的值是孔完全开放的最大距离的一小部分。归一化变量是孔的打开程度。

孔的打开程度可以从 -1 当分配阀处于如图 I 所示的位置时，直到 +1 当分配阀处于如图 II 所示的位置时。

单元根据所述阀芯的移动和所述孔的打开程度的位移来计算所述孔的打开程度。位移和位移是最大活塞-孔距离的无穷小分数。

孔的开度 P-A 为:

孔的开度 B-T 为:

孔的开度 A-T 为:

孔的开度 P-B 为:

在这些方程中:

-由下标指示的孔的打开程度。如果计算返回范围之外的值 [0, 1]，则该块使用最近的限制;
-孔开度的偏移，由*阀门开度分数偏移*部分的参数设定。为了解释分销商的不寻常配置，该块不会对它们的值施加限制，尽管它们通常介于 -1 和 1;
—这是阀芯的归一化位移，设置为端口*S*上的标量。以补偿孔的打开程度的极端偏移，信号值是无限的。该值通常在 -1 以前 1.

孔的开度的位移

默认情况下，控制阀在其控制排量为零时完全关闭。在这种状态下，阀具有零重叠。

阀芯的活塞可移位以模拟具有不完全或完全截止的分配阀。部分截止阀在正常位置部分打开。完全关闭控制阀完全关闭略远于正常位置。该图显示了孔的开口度如何根据阀芯的运动而变化。

Image*I*:没有重叠的分配阀。开度的偏移为零。当阀处于正常位置时，阀芯的活塞完全复盖开口。
图像*II*：截止不完全的分配阀。开度*P*-a*和*B-T*孔的偏移量为正，开度*P-B*和*A-*T*孔的偏移量为负。当阀门处于正常位置时，阀芯的活塞部分复盖四个孔。
图像*III*：关闭分配阀。 P-a*和*B-T*孔的开度的偏移为负，*P-B*和*A-*T*孔的开度的偏移为正。阀芯的活塞不仅在正常位置上，而且在阀芯围绕其移动的小区域内完全关闭所有孔。

4 way 3 position directional valve g 3

分配阀的参数化

块行为取决于 阀门参数化参数:

Cv流量系数 -费用比率确定吞吐量对压降的依赖性[2],[3]。
千伏流量系数 -费用比率确定吞吐量对压降的依赖性, [2], [3].
声波电导 -稳态声传导性决定了临界流量的吞吐量，即流速等于局部声速的条件。当出口压力与入口压力之比达到称为临界压力比[1]的值时，流量变得临界。
孔口面积 -孔的面积决定吞吐量[4]。

孔特性

流量特性将分配阀的开度与入口值相关联，入口值通常是阀芯的行程。单元通过声学传导率、流动系数或孔的横截面积来计算孔，这取决于 阀参数化 参数的设置。控制输入是孔的打开程度，其是设置在端口 S 上的阀芯的运动的函数。

流量特性通常在稳态模式下给出，当入口压力恒定时，仔细控制。流动特性仅取决于阀门，可以是线性的或非线性的。要选择流动特性，请使用*开口特性参数。*:

线性的 -吞吐量是孔的打开程度的线性函数。随着孔的开度从 0 以前 1，吞吐量指示符从指定的最小值增加到指定的最大值。
表格式 -吞吐量是一个通用函数，可以是线性的或非线性的，这取决于孔的打开程度。函数以表格形式设置，自变量由*开分数向量*参数设置。

数值平滑

如果 打开特性 参数设置为 线性的，并且将 平滑因子 参数设置为非零值，则对孔开度应用数值平滑。平滑有助于保持模拟的数值稳定性。

泄漏率

漏率，保证了液网没有一段被隔离。孤立的液体区域会降低模型的数值稳定性，减慢仿真速度，在某些情况下会导致仿真失败。 泄漏流量分数 参数将泄漏面积表示为大于零的小数。

复合结构

该块是由四个块组成的复合组件 Orifice (G) 连接到端口 P、A、B、T 和 S。有关阀门参数化和计算的更多信息，请参阅 Orifice (G).

假设和限制

意义 声波电导 * 阀门参数化*参数适用于气动系统。如果该参数用于空气以外的气体，则可能需要通过比重的平方根来调整声传导率值。
参数化方程 孔口面积 它对于远非理想的气体具有较低的精度。
该块不模拟超音速流动。

港口

非定向

# A — 气体入口或出口
气体

Details

非定向端口，对应流入或流出。

程序使用名称

port_a

# B — 气体入口或出口
气体

Details

非定向端口，对应流入或流出。

程序使用名称

port_b

# P — 气体入口或出口
气体

Details

非定向端口，对应流入或流出。

程序使用名称

port_p

# T — 气体入口或出口
气体

Details

非定向端口，对应流入或流出。

程序使用名称

port_t

输入

# S — 控制信号
标量

Details

执行元件相对于其正常非工作位置的瞬时位移，以标量形式指定。该单位将相对于执行元件完全打开孔所需的最大位置的位移归一化。标量没有测量单位，其瞬时值范围通常为 -1 至 1。

数据类型	浮点 64
复数支持	无

参数

# Valve parameterization — 限定流过孔的特性的方法
Cv flow coefficient | Kv flow coefficient | Sonic conductance | Orifice area

Details

计算质量流量的方法基于:

Cv流量系数 -费用比率 .
千伏流量系数 -费用比率，其定义为 .
声波电导 -稳态模式下的声传导性。
孔口面积 -孔的区域。

值	`Cv flow coefficient` \| `Kv flow coefficient` \| `Sonic conductance` \| `Orifice area`
默认值	`Cv flow coefficient`
程序使用名称	`valve_parameterization`
可计算	无

# Opening characteristic — 阀开度特性的计算方法
Linear | Tabulated

Details

单元用于计算阀门开启面积的方法:

线性的 -开口面积是孔的开口程度的线性函数。
表格式 -一般的非线性关系，以表格形式给出。

值	`Linear` \| `Tabulated`
默认值	`Linear`
程序使用名称	`opening_characteristics`
可计算	无

# Maximum Cv flow coefficient — 最大开口面积对应的流量

Details

流系数的值时，孔的横截面积最大。

依赖关系

要使用此参数，请将 孔口参数化 参数设置为 Cv流量系数，对于 开度特性 参数，取值为 线性的.

默认值	`4.0`
程序使用名称	`C_v_max`
可计算	是

# Opening fraction vector — 开度的控制信号的值

Details

设置带宽度量的控制信号值的向量是 Cv系数向量、Kv系数向量、声波传导向量 或 孔口面积向量。控制信号的值等于仅在从 0 以前 1.

这些值必须按升序指定。向量的维数对应于向量的维数 Cv系数向量、Kv系数向量、声波传导向量 或 孔口面积向量。

依赖关系

要使用此参数，请将 Opening characteristic 参数设置为 表格式.

默认值	`[0:0.2:1...]`
程序使用名称	`opening_fraction_vector_C_v`, `opening_fraction_vector_K_v`, `opening_fraction_vector_C`, `opening_fraction_vector_area`
可计算	是

# Cv flow coefficient vector — 流量系数值的向量

Details

流系数的向量 . 这些值必须按升序指定。向量的维数对应于 开度分数向量 的维数。

依赖关系

要使用此参数，请将 Opening characteristic 参数设置为 表格式，对于 孔口参数化 参数，值 Cv流量系数.

默认值	`[1e-6, 0.8, 1.6, 2.4, 3.2, 4.0]`
程序使用名称	`C_v_vector`
可计算	是

# xT pressure differential ratio factor at choked flow — 临界压降比

Details

入口压力之比和出口压力，定义为在这一点上，流动变得至关重要。如果不知道这个值，那么它可以在ISA-75.01.01[3]中的表2中找到。默认值 0.7 适用于许多阀门。

依赖关系

要使用此参数，请将 孔口参数化 参数设置为 Cv流量系数 或 千伏流量系数.

默认值	`0.7`
程序使用名称	`delta_p_ratio_C_v`, `delta_p_ratio_K_v`
可计算	是

# Maximum Kv flow coefficient — 最大开口面积对应的流量

Details

流系数的值当端口 L 上的控制信号的值等于 1，并且孔的横截面积最大。

依赖关系

要使用此参数，请将 孔口参数化 参数设置为 千伏流量系数，对于 开度特性 参数，取值为 线性的.

默认值	`3.6`
程序使用名称	`K_v_max`
可计算	是

# Kv flow coefficient vector — 流量系数值的向量

Details

流系数的向量 . 这些值必须按升序指定。向量的维数对应于 开度分数向量 的维数。

依赖关系

要使用此参数，请将 Opening characteristic 参数设置为 表格式，对于 孔口参数化 参数，值 千伏流量系数.

默认值	`[1e-6, 0.72, 1.44, 2.16, 2.88, 3.6]`
程序使用名称	`K_v_vector`
可计算	是

# Maximum sonic conductance — 对应于最大孔面积的声传导率
l/(bar*s) | gal/(min*psi) | m^3/(Pa*s)

Details

口 L 上的控制信号的值等于时的声传导率的值 1，并且孔的横截面积最大。

依赖关系

要使用此参数，请将 孔口参数化 参数设置为 声波电导，对于 开度特性 参数，取值为 线性的.

计量单位	`l/(bars)` \| `gal/(minpsi)` \| `m^3/(Pa*s)`
默认值	`12.0 l/(bar*s)`
程序使用名称	`C_max`
可计算	是

# Critical pressure ratio — 临界压力比

Details

流动变得临界和流速达到由局部声速确定的最大值的压力比。出口压力之间的比值和入口压力 : .

依赖关系

要使用此参数，请将 孔口参数化 参数设置为 声波电导，对于 开度特性 参数，取值为 线性的.

默认值	`0.3`
程序使用名称	`B_critical_linear`
可计算	是

# Sonic conductance vector — 声学电导率值的向量
l/(bar*s) | gal/(min*psi) | m^3/(Pa*s)

Details

声传导性的向量。值应按升序列出。向量的维数对应于 开度分数向量 的维数。

依赖关系

要使用此参数，请将 孔口参数化 参数设置为 声波电导，对于 开度特性 参数，取值为 表格式.

计量单位	`l/(bars)` \| `gal/(minpsi)` \| `m^3/(Pa*s)`
默认值	`[1e-5, 2.4, 4.8, 7.2, 9.6, 12.0] l/(bar*s)`
程序使用名称	`C_vector`
可计算	是

# Critical pressure ratio vector — 临界压力比的值的向量

Details

临界压力关系的向量。临界压力比是出口压力与入口压力之比，在该压力下，流量变得临界，流速达到由局部声速确定的最大值。向量的维数对应于 开度分数向量 的维数。

依赖关系

要使用此参数，请将 孔口参数化 参数设置为 声波电导，对于 开度特性 参数，取值为 表格式.

默认值	`0.3 * ones(6)`
程序使用名称	`B_critical_vector`
可计算	是

# Subsonic index — 用于计算亚音速流模式下的质量流率的程度的值

Details

用于在亚音速流动模式下更精确地计算质量流量的经验值。

依赖关系

要使用此参数，请将 孔口参数化 参数设置为 声波电导.

默认值	`0.5`
程序使用名称	`m`
可计算	是

Details

ISO8778标准中的标准参考气氛中的温度。

ISO参考参数值只有在使用具有优异参考值的声传导率值时才需要调整。

依赖关系

要使用此参数，请将 孔口参数化 参数设置为 声波电导.

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`293.15 K`
程序使用名称	`T_reference`
可计算	是

# ISO reference density — 参考密度根据ISO8778
kg/m^3 | g/m^3 | g/cm^3 | g/mm^3 | lbm/ft^3 | lbm/gal | lbm/in^3

Details

ISO8778标准中的标准参考气氛中的密度。

ISO参考参数值只有在使用具有优异参考值的声传导率值时才需要调整。

依赖关系

要使用此参数，请将 孔口参数化 参数设置为 声波电导.

计量单位	`kg/m^3` \| `g/m^3` \| `g/cm^3` \| `g/mm^3` \| `lbm/ft^3` \| `lbm/gal` \| `lbm/in^3`
默认值	`1.185 kg/m^3`
程序使用名称	`rho_reference`
可计算	是

# Maximum orifice area — 与最大开口面积相对应的流动通路段的面积
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

口 L 上的控制信号的值等于时的最大流通截面积 1.

依赖关系

要使用此参数，请将 孔口参数化 参数设置为 孔口面积，对于 开度特性 参数，取值为 线性的.

计量单位	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
默认值	`1e-4 m^2`
程序使用名称	`max_restriction_area`
可计算	是

# Orifice area vector — 孔面积值的向量
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

孔的通路段的区域的矢量。向量的维数对应于 开度分数向量 向量。该向量的第一个元素是泄漏的面积，最后一个元素是孔的最大面积。

依赖关系

要使用此参数，请将 孔口参数化 参数设置为 孔口面积，对于 开度特性 参数，取值为 表格式.

计量单位	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
默认值	`[1e-10, 0.2e-4, 0.4e-4, 0.6e-4, 0.8e-4, 1e-4] m^2`
程序使用名称	`restriction_area_vector`
可计算	是

# Discharge coefficient — 费用比率

Details

校正因子是实际质量流量与理论质量流量之比。

依赖关系

要使用此参数，请将 孔口参数化 参数设置为 孔口面积.

默认值	`0.64`
程序使用名称	`C_d`
可计算	是

# Leakage flow fraction — 成本比率

Details

通过封闭孔和通过开放孔的流量之比。

依赖关系

要使用此参数，请将 孔口参数化 参数设置为 孔口面积.

默认值	`1e-6`
程序使用名称	`leakage_fraction`
可计算	是

# Smoothing factor — 数值平滑系数

Details

连续平滑系数，其通过校正几乎打开和几乎关闭位置中的孔的特性来确保平滑打开。

依赖关系

要使用此参数，请将 Opening characteristic 参数设置为 线性的.

默认值	`0.01`
程序使用名称	`smoothing_factor`
可计算	是

# Laminar flow pressure ratio — 流动在层流和湍流模式之间转换的压力比

Details

流动在层流和湍流模式之间转换的出口压力与入口压力之比。

典型值范围从 0.995 以前 0.999.

默认值	`0.999`
程序使用名称	`B_laminar`
可计算	是

# Cross-sectional area at ports A, B, P, and T — 入口或出口处的区域
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

在计算通过端口的质量流量时使用此区域。

端口具有相同的大小。该参数的值必须对应于单元所连接的组件入口的面积。

计量单位	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
默认值	`0.01 m^2`
程序使用名称	`port_area`
可计算	是

阀门开启分数偏移

# Between ports P and A — P-a孔在零位移信号下的打开程度

Details

当输入信号 S 的值为零时，开孔度 P 为 a。在这种情况下，阀门处于正常位置。打开程度测量阀芯的活塞到孔 P-A 的距离，归一化为最大允许值。发现程度不具有度量单位，并且通常具有介于 0 和 1.

默认值	`0.0`
程序使用名称	`offset_pa`
可计算	是

# Between ports B and T — 零位移信号时B-T孔的开度

Details

当输入信号 S 的值为零时，孔的开度 B 为 T。在这种情况下，阀门处于正常位置。打开程度测量阀芯的活塞到孔 B-T 的距离，归一化为最大允许。发现程度不具有度量单位，并且通常具有介于 0 和 1.

默认值	`0.0`
程序使用名称	`offset_bt`
可计算	是

# Between ports P and B — P-B孔在零位移信号下的打开程度

Details

当输入信号 S 的值为零时，孔的开度 P 为 B。在这种情况下，阀门处于正常位置。打开程度测量阀芯的活塞到孔的距离 P-B，归一化为最大允许。发现程度不具有度量单位，并且通常具有介于 0 和 1.

默认值	`0.0`
程序使用名称	`offset_pb`
可计算	是

# Between ports A and T — 零位移信号时孔的开度A-T

Details

入信号 S 的值为零时的孔的开度 A-T。在这种情况下，阀门处于正常位置。打开程度测量阀芯的活塞到孔的距离 A-T，归一化为最大允许。发现程度不具有度量单位，并且通常具有介于 0 和 1.

默认值	`0.0`
程序使用名称	`offset_at`
可计算	是

文学作品

[1] ISO6358-3. "气动流体动力-使用可压缩流体的部件的流速特性的测定-第3部分：系统稳态流速特性的计算方法"。 2014.

[2] IEC60534-2-3。 "工业过程控制阀-第2-3部分：流量-测试程序"。 2015.

[3] ANSI/ISA-75.01.01. "工业过程控制阀.第2-1部分：安装条件下流体流动的流量容量–尺寸方程"。 2012.

[4] P.打手。气动驱动器。施普林格-Verlag柏林海德堡. 2007.