Spool with Slot Orifices (IL)
带有矩形开口的阀芯。
类型: EngeeFluids.IsothermalLiquid.DesignComponents.Spools.SlotOrifices
Spool with Slot Orifices (IL) 图书馆中的路径:
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Spool with Slot Orifices with Moving Body (IL) 图书馆中的路径:
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说明
块 Spool with Slot Orifices (IL) 是在带矩形槽的线轴套中的一维运动。槽的数量 、宽度 和深度 的值必须确保它们不重叠。
根据 Edges geometry 参数值的不同,线轴的边缘可以是尖的,也可以是圆的。尖角和圆角的孔口面积、流速和流体动力的计算公式是不同的。
作用在阀芯上的合力来自压力和外力。假定端口 B 中的压力作用于邻近孔口的活动区域,并倾向于打开孔口。端口 A 中的压力不直接作用于阀芯。这些假设得出了作用在阀芯上的压力。该力可通过流体动力进行修正。对于边缘锋利的阀芯,假定喷射角是恒定的。如果对圆角阀芯进行建模,则通过对实验结果进行插值来确定射流倾角。
阀芯的位移和速度输入端口 R_A。程序块中的位移值没有限制,但可以通过附加程序块中的末端限位器 (Translational Hard Stop) 进行限制。
如果选中 Moving body 复选框,则将执行程序块 Spool with Slot Orifices with Moving Body (IL) 并模拟外壳运动。在这种情况下,外壳的位移和速度将输入端口 C_A。该程序块中的位移值不受约束,但可通过附加程序块中的端挡提供约束。
开口面积是一个与阀芯运动和外壳运动相关的变量(如果建模)。
有时,将开孔面积限制为最小值(仅限锐边阀芯)和/或最大值是非常有用的。最小面积可用于模拟泄漏或特殊孔口,即使阀芯处于重叠位置时也可允许流量。最大面积可用于模拟阀门大开时邻近孔口的流动区域。
最小和最大阀嘴面积由相应的重叠值 (Underlap corresponding to maximum area , Underlap corresponding to minimum area) 决定。默认值表示没有面积限制。下限值必须大于零。
流量的计算与阀芯的移动有关。
计算公式
如果未选中 Moving body 复选框,且未模拟阀体运动,则重叠值定义为:
其中
-
- 是零偏移对应的重叠,即参数 Underlap corresponding to zero displacement 的值;
-
- 是阀芯在 R_A 端口的移动量。
如果选中 Moving body 复选框并模拟船体运动,则重叠值定义如下:
其中 是船体在 C_A 端口的移动量。
舱室长度定义为
其中 是零偏置时的腔室长度,参数值为 Chamber length at zero displacement 。
腔体的体积为
其中
-
- 阀芯直径,参数值 Spool diameter ;
-
- 阀杆直径,参数值 Rod diameter ;
Spool with sharp edges
如果参数 Edges geometry 设置为 `Sharp`则假定阀芯边缘锋利。
图中所示为带有矩形孔的阀芯。这些孔是在阀的圆周上开槽时形成的。
开孔面积的计算公式为
其中
-
- 为插槽数,参数值为 Number of slots ;
-
- 插槽宽度,参数值 Width of a slot 。
液压直径为
重叠值 限于 与 和 之间的较小值,其中 是开孔面积与矩形槽面积相等时的值:
其中 是槽的深度,参数 Depth of a slot 的值。
的最小重叠值通常为零,但可以设置得更大,以模拟泄漏流速。最大重叠 的值通常很大("Inf"),但也可以设置得更小,以模拟额外的孔口。
流量系数 的计算公式为
式中
-
- 是端口之间的压降;
-
- 液压直径;
-
- 运动粘度;
-
- 流体的平均密度。
平均密度是在平均压力下计算得出的 。
流量系数 的计算公式为
式中
-
- 是最大流量系数,参数值 Maximum flow coefficient ;
-
- 临界流量系数,参数值 Critical flow number 。
对于 , 的值变化不大。对于低 , 的值随 的变化呈线性变化。
的合理默认值为 1000
。但是,对于几何形状复杂(粗糙)的孔,默认值可能小于 50
。对于非常光滑的几何形状,可以设置为 50000
。
平均流体速度为
体积流量为
其中
-
- 是开孔的面积;
-
- 是液体在大气压力下的密度。
阀芯运动对流速的影响计算如下
其中
-
- 为阀芯的运动速度;
-
- 压力下的液体密度 。
作用在阀芯上的流体动力通过评估动量的变化来确定。该力倾向于关闭阀门。对于稳态流体流动,流体动力等于:
其中 为射流倾角,对于带尖角的阀芯,该倾角被视为常数,并在参数 Jet angle 中设置。
流体动力 与重叠 的关系定义如下:
计算端口力 R_A*时,要考虑端口力 *R_B、压力和流体动力:
带圆角的水池
如果参数 Edges geometry 设置为 Rounded
,则假定线轴边缘为圆形,线轴和套筒之间有直径间隙,这是一种更符合实际的几何模型。
边缘舍入由以下值定义:
-
舍入半径 ,参数值 Rounded corner radius ;
-
直径间隙 , 参数值 Clearance on diameter 。
如果重叠值为正值 ,则流量按通过面积为 的孔口的流量计算:
-
- 槽数,参数值 Number of slots ; -
- 槽宽,参数值 Width of a slot 。
液压直径为
重叠值
其中
Inf
),但也可以设置得更小,以模拟额外的孔。
流量系数
式中
-
- 是端口之间的压降; -
- 液压直径; -
- 运动粘度; -
- 流体的平均密度。
平均密度是在平均压力下计算得出的
流量系数
式中
-
- 是最大流量系数,参数值 Maximum flow coefficient ; -
- 临界流量系数,参数值 Critical flow number 。
对于
1000
。但是,对于几何形状复杂(粗糙)的孔,默认值可能小于 50
。对于非常光滑的几何形状,可以设置为 50000
。
平均流体速度为
体积流量为
其中
-
- 是开孔的面积; -
- 是液体在大气压力下的密度。
在负关断
其中
阀芯运动对流速的影响计算如下
其中
-
- 为阀芯的运动速度; -
- 压力下的液体密度 。
作用在阀芯上的流体动力通过评估动量的变化来确定。该力倾向于关闭阀门。对于稳态流体流动,流体动力等于:
其中
通过对下图所示的实验结果进行插值,可求得喷流倾角的余弦值。为此使用了线性样条插值法。
流体动力
计算端口力 R_A*时,要考虑端口力 *R_B、压力和流体动力:
如果选中 Moving body 复选框并模拟船体运动,则计算左舷力 C_A 时将考虑左舷力 C_B:
左舷
非定向
#
A
—
等温液体端口
等温液体
Details
等温液体端口,相当于孔板的入口或出口。
程序使用名称 |
|
#
B
—
等温液体端口
等温液体
Details
等温液体端口,相当于孔板的入口或出口。
程序使用名称 |
|
#
R_A
—
干
渐进力学
Details
与杆相对应的机械渐进端口。
程序使用名称 |
|
#
R_B
—
阀杆
渐进力学
Details
与杆相对应的机械渐进端口。
程序使用名称 |
|
#
C_A
—
附文
渐进力学
Details
与船体相对应的机械渐进端口。
依赖关系
要使用该端口,请选择复选框 Moving body 。
程序使用名称 |
|
#
C_B
—
船体
渐进力学
Details
与船体相对应的机械渐进端口。
依赖关系
要使用该端口,请选择复选框 Moving body 。
程序使用名称 |
|
参数
参数
#
Opening orientation —
描述缺失
Positive relative rod displacement opens orifice
| Negative relative rod displacement opens orifice
Details
描述缺失
值 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
无 |
# Moving body — 活动体
Details
如果您正在为活动机身建模,请选择此复选框。
如果不选中该复选框,则假定外壳是静止的。
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
无 |
# Number of slots — 时隙数
Details
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
Edges geometry —
线轴边缘几何形状
Sharp
| Rounded
Details
选择线轴边缘几何类型:
-
Sharp
- 锐边。 -
Rounded
- 圆角。
值 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
无 |
#
Spool diameter —
线轴直径
m
| cm
| ft
| in
| km
| mi
| mm
| um
| yd
Details
线轴直径
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
Rod diameter —
茎直径
m
| cm
| ft
| in
| km
| mi
| mm
| um
| yd
Details
阀杆直径
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
Width of a slot —
槽宽
m
| cm
| ft
| in
| km
| mi
| mm
| um
| yd
Details
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
Depth of a slot —
槽深
m
| cm
| ft
| in
| km
| mi
| mm
| um
| yd
Details
必须满足以下条件:
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
Chamber length at zero displacement —
零偏移时的腔长
m
| cm
| ft
| in
| km
| mi
| mm
| um
| yd
Details
零偏置时的腔室长度(在计算的腔室容积范围内)。
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
欠压定义
#
Underlap corresponding to zero displacement —
与零偏移对应的重叠
m
| cm
| ft
| in
| km
| mi
| mm
| um
| yd
Details
与零偏移对应的重叠。
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
Underlap corresponding to minimum area —
与最小面积相对应的重叠
m
| cm
| ft
| in
| km
| mi
| mm
| um
| yd
Details
与孔的最小面积相对应的重叠。
依赖关系
要使用该参数,请将 Edges geometry 设置为 Sharp
.
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
Underlap corresponding to maximum area —
与最大面积相对应的重叠
m
| cm
| ft
| in
| km
| mi
| mm
| um
| yd
Details
与孔的最大面积相对应的重叠。
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
阀芯上的泄漏
#
Rounded corner radius —
角半径
m
| cm
| ft
| in
| km
| mi
| mm
| um
| yd
Details
转角半径
必须满足以下条件:
依赖关系
要使用该参数,请将参数 Edges geometry 设置为 Rounded
.
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
Clearance on diameter —
直径间隙
m
| cm
| ft
| in
| km
| mi
| mm
| um
| yd
Details
必须满足以下条件:
依赖关系
要使用该参数,请将参数 Edges geometry 设置为 Rounded
.
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
喷射力评估
#
Jet angle —
喷射角
deg
| rad
| rev
| mrad
Details
在这个简单的模型中,喷射角被假定为常数。对于大多数应用,可将此值设为默认值。喷射角是相对于阀门轴线设置的。
依赖关系
要使用该参数,请将 Edges geometry 设置为 。 Sharp
.
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
# Jet force coefficient — 水动力系数
Details
流体动力系数,值为 "0"(默认值)时关闭流体动力,值为 "1 "时打开流体动力。如果有该系数的实验数据,可以根据这些数据调整模型。
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
流量系数定律
# Maximum flow coefficient — 最大流量
Details
最大流量系数影响孔板的流量/压降特性。对于大多数应用,可将此值设为默认值。
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
# Critical flow number — 临界流量系数
Details
临界流量系数会影响孔板的流量/压降特性。对于大多数应用,可将此值设为默认值。
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
初始条件
#
Initial rod displacement —
初始阀杆位移
m
| cm
| ft
| in
| km
| mi
| mm
| um
| yd
Details
阀杆初始位移。
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
Initial case displacement —
初始位移
m
| cm
| ft
| in
| km
| mi
| mm
| um
| yd
Details
物体的初始位移。
依赖关系
要使用该参数,请选择复选框 Moving body 。
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
文学
-
McCloy D., Martin H. R., Control of fluid power: analysis and design, Chichester.- 1980.
-
Lebrun M., A model for a four-way spool valve applied to a pressure control system, J. Fluid Control.- 1987.- Т. 17. - №.4.- С.38-54.
-
Blackburn J. F., Reethof G., Shearer J. L., Fluid power control, (No Title).- 1960.