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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:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Valves & Orifices/Spools & Poppets/Fixed Body/Spool with Slot Orifices (IL)

Spool with Slot Orifices with Moving Body (IL)

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Valves & Orifices/Spools & Poppets/Moving Body/Spool with Slot Orifices with Moving Body (IL)

说明

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。

spool with slot orifices il 1

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 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。

spool with slot orifices il 2

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 中较小值的限制,其中 是开口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。

的最大重叠值通常很大(Inf),但也可以设置得更小,以模拟额外的孔。

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。

在负关断 时,阀芯和套筒之间的体积流量可表示为

其中 为连续性系数,确保流量的连续性。

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 是射流的倾角。

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。

spool with annular orifice il 3

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:

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

port_a

# 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

port_b

# 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

rod_flange_a

# 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

rod_flange_b

# 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

case_flange_a

# 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

case_flange_b

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

Positive relative rod displacement opens orifice | Negative relative rod displacement opens orifice

默认值

Positive relative rod displacement opens orifice

程序使用名称

opening_orientation

可计算

# 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

moving_case

可计算

# Number of slots — 时隙数

Details

阀芯上的矩形槽数。

默认值

8

程序使用名称

slot_count

可计算

# 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。

Sharp | Rounded

默认值

Sharp

程序使用名称

edges_geometry

可计算

# Spool diameter — 线轴直径
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

线轴直径 必须大于阀杆直径

计量单位

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

默认值

10.0 mm

程序使用名称

spool_diameter

可计算

# Rod diameter — 茎直径
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

阀杆直径 .

计量单位

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

默认值

5.0 mm

程序使用名称

rod_diameter

可计算

# Width of a slot — 槽宽
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

阀芯中矩形槽的宽度。

计量单位

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

默认值

2.0 mm

程序使用名称

slot_width

可计算

# Depth of a slot — 槽深
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

阀芯上矩形槽的深度。

必须满足以下条件: .

计量单位

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

默认值

2.0 mm

程序使用名称

slot_depth

可计算

# 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

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

默认值

0.0 mm

程序使用名称

chamber_length_offset

可计算

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

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

默认值

0.0 mm

程序使用名称

offset

可计算

# 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

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

默认值

0.0 mm

程序使用名称

orifice_opening_at_min_area

可计算

# 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

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

默认值

Inf mm

程序使用名称

orifice_opening_at_max_area

可计算

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 阀芯的边缘。

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

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

默认值

0.005 mm

程序使用名称

edge_radius

可计算

# Clearance on diameter — 直径间隙
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

阀芯和套筒之间的直径间隙。

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

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

默认值

0.003 mm

程序使用名称

clearance

可计算

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

deg | rad | rev | mrad

默认值

69.0 deg

程序使用名称

jet_angle

可计算

# 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

0.0

程序使用名称

jet_force_coefficient

可计算

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

0.7

程序使用名称

C_q_max

可计算

# 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

100.0

程序使用名称

critical_flow_number

可计算

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

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

默认值

0.0 mm

程序使用名称

rod_displacement_start

可计算

# 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

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

默认值

0.0 mm

程序使用名称

case_displacement_start

可计算

文学

  1. McCloy D., Martin H. R., Control of fluid power: analysis and design, Chichester.- 1980.

  2. 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.

  3. Blackburn J. F., Reethof G., Shearer J. L., Fluid power control, (No Title).- 1960.