4-Way 3-Position Directional Valve (G)

气网中的四线三位分配阀。

类型: EngeeFluids.Gas.Valves.DirectionalControl.FourWayThreePosition

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Fluids/Gas/Valves & Orifices/Directional Control Valves/4-Way 3-Position Directional Valve (G)

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 — 确定通过孔口的流量特性的方法
Cv flow coefficient | Kv flow coefficient | Sonic conductance | Orifice area

Details

质量流量计算方法基于：

Cv 流量系数 - 流量系数。
Kv 流量系数 - 流量系数，其定义为。
Sonic conductance - 稳态声导。
Orifice area - 孔口面积。

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 — 计算阀门开启特性的方法
Linear | Tabulated

Details

设备用于计算阀门开启面积的方法：

线性" - 开启面积是阀嘴开启度的线性函数。
制表"- 以表格形式指定的一般非线性关系。

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

# Maximum Cv flow coefficient — 与最大孔口面积相对应的流量系数

Details

当孔口截面积最大时，流量系数值。

依赖关系

要使用该参数，请将*孔口参数化*参数设置为 "Cv 流量系数"，并将*开启特性*参数设置为 "线性"。

默认值	`4.0`
程序使用名称	`C_v_max`
可计算	是

# Opening fraction vector — 开度控制信号的数值

Details

容量测量 *Cv 系数矢量 * 设定的控制信号值矢量。控制信号值仅在 0 至 1 范围内等于开度。

必须按升序指定数值。矢量的维数与 *Cv 系数矢量*的维数一致。

依赖关系

要使用该参数，请将*开口特性*参数设置为 "制表"，并将*孔口参数化*参数设置为 "Cv 流量系数"。

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

# Cv flow coefficient vector — 流量系数矢量

Details

流量系数矢量。必须以升序指定数值。矢量的维度与*开口分数矢量*的维度一致。

依赖关系

要使用该参数，请将*开口特性*参数设置为 "制表"，*孔口参数化*参数设置为 "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 — 临界压差比

Details

入口压力与出口压力之间的比率，定义为，流量在此比率下达到临界。如果不知道该值，可参见 ISA-75.01.01 [3] 中的表 2。默认值 0.7 适用于许多阀门。

依赖关系

要使用该参数，请将*孔口参数化*参数设置为 "Cv 流量系数"。

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

# Maximum Kv flow coefficient — 与最大孔口面积相对应的流量系数

Details

当端口 L 的控制信号值为 "1 "且孔口面积最大时，流量系数的值为。

依赖关系

要使用该参数，请将*孔口参数化*参数设置为 "Kv 流量系数"，并将*开启特性*参数设置为 "线性"。

默认值	`3.6`
程序使用名称	`K_v_max`
可计算	是

# Opening fraction vector — 开度控制信号的数值

Details

容量测量 *Kv 系数矢量 * 设定的控制信号值矢量。控制信号值仅在 0 至 1 范围内等于开度。

必须按升序指定数值。矢量的维数与 *Kv 系数矢量*的维数一致。

依赖关系

要使用该参数，请将*开口特性*参数设置为 "制表"，并将*孔口参数化*参数设置为 "Kv 流量系数"。

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

# Kv flow coefficient vector — 流量系数矢量

Details

流量系数矢量。必须以升序指定数值。矢量的维度与*开口分数矢量*的维度一致。

依赖关系

要使用该参数，请将*开口特性*参数设置为 "制表"，*孔口参数化*参数设置为 "Kv 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

# xT pressure differential ratio factor at choked flow — 临界压差比

Details

入口压力与出口压力之间的比率，定义为，流量在此比率下达到临界。如果不知道该值，可参见 ISA-75.01.01 [3] 中的表 2。默认值 0.7 适用于许多阀门。

依赖关系

要使用该参数，请将*孔口参数化*参数设置为 "Kv 流量系数"。

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

# Maximum sonic conductance — 与最大孔径面积相对应的声导率
l/(bar*s) | gal/(min*psi) | m^3/(Pa*s)

Details

当 L 端口上的控制信号值为 "1 "且孔口横截面积最大时的声导率值。

依赖关系

要使用此参数，请将*孔口参数化*参数设置为 "声导"，并将*开启特性*参数设置为 "线性"。

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

由当地声速决定的流量达到临界值和流速达到最大值时的压力比。出口压力与进口压力 : 之间的比率。

依赖关系

要使用该参数，请将*孔口参数化*参数设置为 "声导"，并将*开启特性*参数设置为 "线性"。

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

# Opening fraction vector — 开度控制信号的数值

Details

控制信号值的矢量，在该矢量下设置吞吐量测量值*声导矢量*。控制信号值仅在 "0 "至 "1 "的范围内等于开度。

必须按升序指定数值。矢量的维数与*声导矢量*的维数一致。

依赖关系

要使用该参数，请将*开口特性*参数设置为 "制表"，并将*孔口参数化*参数设置为 "声导"。

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

# Sonic conductance vector — 声导率矢量
l/(bar*s) | gal/(min*psi) | m^3/(Pa*s)

Details

声导率值矢量。数值应按升序排列。矢量的维度与*开口分数矢量*相对应。

依赖关系

要使用该参数，请将*孔口参数化*参数设置为 "声导"，*开口特性*参数设置为 "制表"。

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 — 临界压力比值矢量

Details

临界压力比向量。临界压力比是出口压力与进口压力之比，在此压力下，流量达到临界值，流速达到由当地声速决定的最大值。该矢量的维度与*开口分数矢量*的维度一致。

依赖关系

要使用该参数，请将*孔口参数化*参数设置为 "声导"，*开口特性*参数设置为 "制表"。

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

# Subsonic index — 用于计算亚音速流动状态下质量流量的度值

Details

一个经验值，用于更精确地计算亚音速流动状态下的质量流量。

依赖关系

要使用该参数，请将*孔口参数化*参数设置为 "声导"。

默认值	`0.5`
程序使用名称	`m`
可计算	是

Details

ISO 8778 标准参考气氛中的温度。

只有在使用不同参考值获得的声导率值时，才需要调整 ISO 参考参数值。

依赖关系

要使用该参数，请将*孔口参数化*参数设置为 "声导"。

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 — 参考密度符合 ISO 8778 标准
kg/m^3 | g/m^3 | g/cm^3 | g/mm^3 | lbm/ft^3 | lbm/gal | lbm/in^3

Details

ISO 8778 标准参考气氛中的密度。

只有在使用不同参考值获得的声导率值时，才需要调整 ISO 参考参数值。

依赖关系

要使用该参数，请将*孔口参数化*参数设置为 "声导"。

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 — 与最大孔口面积相对应的流动截面积
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

端口 L 的控制信号值为 "1 "时的最大流通面积。

依赖关系

要使用该参数，请将*孔口参数化*参数设置为 "孔口面积"，并将*开启特性*参数设置为 "线性"。

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

# Opening fraction vector — 开度控制信号的数值

Details

控制信号值的矢量，在该矢量下设置容量测量 * 开口面积矢量*。控制信号值仅在 0 至 1 范围内等于开度。

必须按升序指定数值。矢量的维数与*孔口面积矢量*的维数一致。

依赖关系

要使用该参数，请将*开口特性*参数设置为 "制表"，*开口参数化*参数设置为 "开口面积"。

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

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

Details

孔横截面面积向量。该向量的维度与*开口率向量*相对应。该向量的第一个元素为泄漏面积，最后一个元素为最大孔口面积。

依赖关系

要使用该参数，请将*孔口参数化*参数设置为 "孔口面积"，*开启特性*参数设置为 "制表"。

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 — 流量系数

Details

修正系数是实际质量流量与理论质量流量之比。

依赖关系

要使用该参数，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 — 成本率

Details

通过封闭孔口的流量与通过开放孔口的流量之比。

依赖关系

要使用该参数，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 — 数值平滑因子

Details

连续平滑系数，通过修正孔口在接近打开和接近关闭位置的特性，确保顺利打开。

依赖关系

要使用该参数，请将 开启特性 设置为 "线性"。

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

# Laminar flow pressure ratio — 气流在层流和湍流之间转换时的压力比

Details

气流在层流和湍流状态之间转换时的出口压力与进口压力之比。

典型值范围为 "0.995 "至 "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 — 入口或出口面积
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

该面积用于计算通过端口的质量流量。

所有端口的尺寸相同。该参数的值必须与设备所连接组件的入口端口面积相匹配。

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 — 偏移信号为零时 P-A 阀嘴的开启度

Details

当输入信号 S 的值为零时，P-A 阀嘴的开启度。在这种情况下，阀门处于正常位置。开度测量的是从阀芯活塞到 P-A 孔的距离，以最大允许开度为标准。开度没有测量单位，其值通常在 0 和 1 之间。

默认值	`0.0`
程序使用名称	`offset_pa`
可计算	是

# Between ports B and T — 偏移信号为零时 B-T 阀口的开启度

Details

当输入信号 S 的值为零时，阀嘴 B-T 的开启度。在这种情况下，阀门处于正常位置。开度测量的是从阀芯活塞到*B*-*T*阀嘴的距离，以允许的最大开度为标准。开度没有测量单位，其值通常在 0 和 1 之间。

默认值	`0.0`
程序使用名称	`offset_bt`
可计算	是

# Between ports P and B — 偏移信号为零时 P-B 阀嘴的开启度

Details

当输入信号 S 的值为零时，P-B 阀嘴的开启度。在这种情况下，阀门处于正常位置。开度测量的是从阀芯活塞到 P-B 孔的距离，以最大允许开度为标准。开度没有测量单位，其值通常在 0 和 1 之间。

默认值	`0.0`
程序使用名称	`offset_pb`
可计算	是

# Between ports A and T — 偏移信号为零时 A-T 孔口的开启度

Details

当输入信号 S 的值为零时，阀嘴的开度 A-T。在这种情况下，阀门处于正常位置。开启度测量的是从阀芯活塞到 A-T 阀嘴的距离，以允许的最大开启度为标准。开度没有测量单位，其值通常在 0 和 1 之间。

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.