阀芯孔径 - 圆形孔 (IL)
在等温流体网络中,阀芯与带圆窗或矩形窗的套筒之间的开口。
类型: EngeeFluids.IsothermalLiquid.Orifices.Spool
阀芯孔径 - 圆形孔 (IL) 图书馆中的路径:
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阀芯孔口 - 矩形槽 (IL) 图书馆中的路径:
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说明
Spool Orifice (IL) 装置可模拟流经线轴和带窗套筒之间孔口的流量。当阀芯移动时,套筒中的窗口关闭或打开。这些窗口可以是一系列圆形窗口,也可以是单个矩形窗口。流量通过开窗套筒和阀芯之间开口的总横截面积来计算,阀芯根据端口 S 的信号伸缩。可连接多个 Spool Orifice (IL) 单元,以模拟线轴对轴线上多排窗口的多组窗口。
流体动力
流体流动对阀芯产生的作用力:
,
其中
-
- 是通过端口 A 的质量流量;
-
- 是液体的密度;
-
- 开口面积,由阀芯位置和孔口几何形状决定 孔口几何形状。
-
- 射流倾角,使用近似的 von Mises 公式计算:
,
其中 为阀芯与套筒之间的径向间隙 * 径向间隙 *, 为阀芯位移;
-
- 阀芯运动的方向 孔口方向,对应于 S 端口正信号或负信号时的孔口开口。
开口面积
将*孔口方向*设置为 "正阀芯位移打开孔口 "表示当阀芯伸出时孔口打开,将*孔口方向*设置为 "负阀芯位移打开孔口 "表示当阀芯缩回时孔口打开。
间隙的横截面积 * 泄漏面积* ,在孔口关闭时,流体可能会通过该面积泄漏,为确保数值解的连续性,该面积被认为很小。此外,当孔处于接近关闭或接近打开位置时,平滑系数 Smoothing factor 的非零值可提高数值解的稳定性。
圆窗
如果*孔几何*参数设置为 "圆孔",则会指定直径相等、中心对齐于同一平面、均匀分布于套筒周边的圆窗。
开孔面积的计算公式为
,
其中
-
开孔角 由 S 端口的控制信号确定:
;
-
- 圆形窗口的数量;
-
- 圆窗的直径;
-
- 线轴和套筒之间间隙的横截面积定义为
;
-
- 调节元件(转轴)的位移:
,
其中 为调节元件在关闭孔口时的位置 *调节件在关闭孔口时的位置 *。
最大开口面积定义为
.
矩形窗口。
如果*孔口几何形状*设置为 "矩形槽",则在套筒中指定一个矩形窗口。
开口面积的计算公式为
,
其中 是矩形窗口的宽度 * 孔口宽度 *。
开口的最大面积定义为
,
其中 是关闭孔口和打开孔口状态之间的阀芯行程*关闭孔口和打开孔口之间的阀芯行程*。
在最小孔口面积时,泄漏面积为:
.
数值平滑位移位移
在孔洞开度范围的极值处,可以通过调整程序块中的*平滑系数*参数为模拟提供数值稳 定性。该程序块将平滑函数应用于整个范围内的位移,但主要影响范围极端处的建模。
如果*平滑系数*参数不为零,则可确保阀芯运动平稳,程序块将在 至 的范围内平滑饱和孔口开度,其中 :
-
如果参数 *孔口几何形状 * 设为 "圆孔",则为参数 *圆孔直径 * 的值。
-
如果 孔口几何形状 设置为 "矩形槽",则为 关闭孔口和打开孔口之间的行程 的值。
质量流量方程
通过阀芯孔口的流量可根据压力-流量关系确定:
,
其中
-
- 是*放电系数*; -
- 进水口和出水口的横截面积 A 和 B 进水口和出水口的横截面积; -
- 流体的平均密度; -
- 开口面积,以下情况除外-
当阀芯移动的距离等于 *阀芯在关闭和打开孔口之间的移动距离 * 时,打开孔口的面积大于或等于该面积。这种情况下的孔口面积定义为最大开放孔口面积
。 -
开口面积小于或等于最小开口面积。这种情况下的孔口面积定义为
。
-
-
- 临界压降由临界雷诺数*临界雷诺数* 的值确定,临界雷诺数是层流与湍流之间的过渡点:
-
- 是流量收缩时的压力损失系数。计算公式为
压力恢复*考虑了孔口出口处因截面积增大而增加的压力。如果不需要考虑这一影响,请将 压力恢复 设置为 "关闭",此时
参数
窗口几何形状 - 窗口类型
圆孔(默认) | 矩形槽
套管中窗口的几何形状。可供选择的选项:
-
圆孔(默认)` - 圆窗均匀分布在套筒圆周上,直径相同,中心对齐在同一平面上。
-
矩形槽"- 在套管中设置一个矩形窗口。
圆孔直径 - 圆形窗口的直径
0.005 m(默认值)。
套管中圆窗的直径。
依赖关系
要使用此参数,请将*孔口几何形状*参数设置为 "圆孔"。
圆孔数量 - 圆窗数量
6(默认值)` |`正整数
均匀分布在弹壳圆周上的圆孔数量。
依赖关系
要使用此参数,请将*孔口几何形状*参数设置为 "圆孔"。
孔口宽度 - 矩形窗口的宽度
0.01米(默认值)"|"正标量
矩形窗口的宽度。
依赖关系
要使用此参数,请将*孔口几何形状*参数设置为 "矩形槽"。
关闭孔口和打开孔口之间的阀芯行程 - 最大阀芯行程
0.005米(默认值)` | "正标量"。
阀芯的最大行程(冲程)。该值定义了行程的上限,以确保建模充分(物理)。
依赖关系
要使用此参数,请将*孔口几何形状*参数设置为 "矩形槽"。
关闭孔口时的阀芯位置 - 阀芯偏移量
0 米(默认值)"|"正标量
非零负值表示纵向(轴向)间隙—窗口在 S 端口信号设定的初始阀芯位置保持打开。
流动力输出 - 计算作用在阀芯上的轴向流体动力流动力
关闭(默认)` | 开启
参数值决定是否计算作用在阀芯上的轴向流体动力。选择该参数后,将创建一个输出端口 F,显示作用在阀芯上的轴向流体动力值(单位 N)。
径向间隙 - 阀芯与轴套之间的径向间隙
1e-5 m(默认值) | 正标量
线轴和套筒之间的径向间隙值。
依赖关系
要使用此参数,请将 *流量力输出 * 设置为 "开"。
泄漏面积 - 关闭位置时的间隙面积
1e-10 m²(默认值)"|"正标量"。
窗户完全关闭时所有缝隙的面积总和。任何小于此值的面积都等同于指定的泄漏面积。这有助于保持流动的连续性,从而提高数值解的稳定性。
端口 A 和 B 的横截面积 - 入口和出口端口的面积
Inf(默认值)"|"正标量"。
入口和出口端口 A 和 B 的横截面积。该面积用于计算通过端口的质量流量。
开启方向 - 与孔口开启相对应的阀芯运动方向
正向阀芯位移打开孔口(默认) | 负向阀芯位移打开孔口。
与孔口打开相对应的元件位移方向。正方向表示 S 处的正信号打开孔口。负方向表示 S 处的负信号打开孔口。
放电系数 - 流量系数
0.64(默认值) | 正标量
修正系数是实际质量流量与通过孔口的理论质量流量之比。
临界雷诺数 - 层流的雷诺数上限
150(默认值) | 正标量
保持层流通过孔口的雷诺数。
平滑系数 - 数值平滑系数
0.01(默认值)` | [0,1]` 范围内的正标量。
连续平滑系数,当阀门在接近打开和接近关闭位置时,根据流量特性引入渐变电平,提供平滑运动。设置一个小于 1 的非零值,以提高这些模式下模拟的稳定性。
压力恢复 - 考虑区域扩展时的压力上升
关闭(默认) | 开启
决定流体从较小截面积流向较大截面积时是否考虑压力上升。
如果未选中 压力恢复,则不考虑压力上升。