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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:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Valves & Orifices/Orifices/Spool Orifice - Round Holes (IL)

阀芯孔口 - 矩形槽 (IL)

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Valves & Orifices/Orifices/Spool Orifice - Rectangular Slot (IL)

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。

spool orifice 1
spool orifice 2

开孔面积的计算公式为

,

其中

  • 开孔角 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。

spool orifice 3

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 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 AB 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 将为 1。

端口

非定向

A - 等温液体端口
等温液体

等温液体口,相当于孔板的入口或出口。

B - 等温液体口
等温液体

等温液体口,相当于孔板的入口或出口。

入口

S - 调节元件的位置,m
尺度

调节元件(阀芯)位置的端口,用于设定孔口的开度。

输出

F - 流体动力,H
标量

阀芯上轴向流动力的输出端口。

依赖关系

要使用此端口,请将 流动力输出 设置为 "已启用"。

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 AB 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。