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带锥形阀座的球提升阀芯 (IL)

球形阀门,锥形阀座,边缘锋利。

类型: EngeeFluids.IsothermalLiquid.DesignComponents.Poppets.ConicalSeatBall

带锥形阀座的球提升阀芯 (IL)

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Valves & Orifices/Spools & Poppets/Fixed Body/Ball Poppet with Conical Seat (IL)

带锥形阀座的球提动阀,带活动阀体 (IL)

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Valves & Orifices/Spools & Poppets/Moving Body/Ball Poppet with Conical Seat with Moving Body (IL)

说明

带锥形阀座的球提升阀芯 (IL) 装置是带有锥形阀座的球形阀门的一维运动。

作用在阀门上的作用力来自压力和外力。假定端口 B 处的压力作用于与阀嘴相邻的活动区域,并倾向于打开阀嘴。端口 A 处的压力作用在球的其余区域。这些假设得出了作用在球囊上的压力。可以使用流体动力对该力进行修正。

活塞的位移和速度输入端口 R_s。程序块中的位移值没有限制,但可以通过附带的程序块使用末端止动器 (平移硬停止) 提供限制。

如果选中 移动体 ,则执行程序块 带锥形阀座的球提动阀,带活动阀体 (IL) ,并对情况运动进行建模。在这种情况下,外壳的位移和速度将提供给端口 C_s。程序块中的位移值不受约束,但附加程序块可以通过端止提供约束。

升力 ( ) 是一个与活塞运动和本体位移(如果建模)相关的变量。当然,升程的限制与位移值的限制有关。 如果球体升程大于球体直径的 20%,精度将降低。

孔面积绝对不能超过由阀座直径和阀杆直径(阀座侧)定义的喉孔面积。不过,有时将孔口面积限制为最小值和/或最大值也很有用。最小面积可用于模拟泄漏或特殊流过孔,即使球完全就位时也是如此。最大面积可用于模拟阀门大开时阀嘴附近的流动区域。

请注意,计算流量时要考虑球的运动。

计算公式

如果未选中 移动体 复选框,也未模拟球体运动,则计算球的升力:

其中

  • - 是零偏移对应的升程,即参数 与零位移相对应的升力 的值;

  • - 是输入端口 R_s 的活塞位移。

如果选中 移动体 复选框并模拟了主体运动,则球升力的计算公式为

其中 是输入端口 C_s 的车身运动。

程序块使用的方程取决于模型 流力模型

  • 简单- 简单流体动力模型;

  • 用有效压力面积系数校正- 修正了有效压力面积系数的水动力模型,详见 [1-2];

  • 高级有功区域- 修改了上游有效面积计算的流体动力模型,详见 [3]。

简单模型的计算公式

ball poppet with conical seat 1

如图所示,截顶锥的曲面定义了最小流动区域。假设该曲面将流体占据的区域划分为两个压力不同的区域。其中一个区域受到压力 ,另一个区域受到压力 。如果与鞍座直径相比,球升力较小,则这一假设是合理的。如果球的升力很大,那么很明显,在某一点上,最小的限制将是喉部区域。

必须满足条件:

如果违反这一条件,小球将无法停靠在锥形座上。

如果违反此条件,则假定球座为圆形,如图带尖角阀座的球提升阀芯 (IL) 所示。检查是否违反了该条件。

孔的面积定义为

其中

  • ,其中 是锥形阀座解理角的一半;

  • - 球直径。

液压直径的计算公式为

活动直径计算公式为

需要注意的是, , 所用的值限制在 之间的较小值,其中 是计算面积与颈部面积相等时的提升值:

的值总是大于

的值通常为零,但可以设置得更高以模拟泄漏流速。 的值通常很大(如 "Inf"),但也可以设置得更小,以模拟额外的孔口。

流体体积 ,其压力等于压力 ,是阀门关闭时的额外体积,计算公式为:

在计算压力动态(频率分析)时,附加容积 的值非常重要。

附加体积的导数 ,计算公式为

如果未选中 移动体 ,则输出到端口 B 的流体体积按以下方式计算:

其中 是参数 端口 B 的体积,对应零升力 的值。

输出到端口 A 的液体体积计算公式为

其中 是参数 端口 A 的体积对应于零提升 的值。

如果选中 移动体 复选框:

其中 是球侧锥形座的直径,参数值 座筒直径

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 最大流量系数

  • - 临界流量系数,参数值 临界流量数

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

  • - 是通孔的面积;

  • - 是液体在大气压力下的密度。

如果不选中 移动体 复选框,端口 BA 的体积流量计算公式为



其中

  • - 是端口压力下液体的密度 B

  • - 端口压力下的液体密度 A

  • - 端口处的流速 R_s

如果选中 移动体 复选框:



其中

  • - 是球侧锥形座的直径,参数值为 座筒直径

  • - 是球体在端口中的速度 C_s

流体动力通过评估动量的变化来确定。该力趋向于关闭阀门。对于稳态流体流动,流体动力等于:

其中 是射流的倾角:

流体动力 与升力 的关系定义如下:

其中 是参数 最小面积对应的升力 的值。

端口力 R_s 的计算公式为

其中 是进入 R_p 端口的力。

如果选中 移动体 复选框,并模拟船体运动,则端口 C_s 处的力计算如下:

其中

  • - 的值

  • - 是进入 C_p 端口的功率。

修正了有效压力面积系数的模型公式

模型 `用有效压力面积系数校正`与 `简单`的不同之处在于,在计算有效直径和流体动力值时考虑了流动类型(层流或湍流)。

本节给出了修正参数的计算公式,其他参数的计算方法与模型相同。 简单.

活动直径 定义为

活动面积 定义为:

实际活动面积 取决于流动类型(层流或湍流):

  • 如果是层流:

  • 如果水流湍急:

在这些公式中, 是参数 湍流有效压力面积因子 的值。

流体动力也随孔口入口和出口处的流体速度而变化:

其中

  • - 是孔口入口处的流体速度:

  • - 孔口出口处的液体速度:

孔口处的力 R_s 的计算公式为

其中 是进入 R_p 端口的力。

如果选中 移动体 复选框,并模拟船体运动,则端口 C_s 处的力计算如下:

其中

  • - 由 限定, 由 stem[A_P] 计算得出:

  • - 进入端口 C_p 的力。

修改上游有效面积计算公式

模型 `高级有功区域`与 `简单`的不同之处在于计算了上游有效面积(最小值和最大值)。

本节给出了修正参数的计算公式,其他参数的计算方法与模型相同。 简单.

ball poppet with conical seat 2 cn

上游最大有效面积的计算公式为

上游最小有效面积的计算公式如下

ball poppet with conical seat il 3

上游活动区域的计算公式为

需要注意的是,所进行的计算只适用于流入的射流,而不适用于流出的射流。因此,上游射流必须位于鞍侧。那么端口*R_s*处的力计算公式为

其中 是根据上游有效面积值计算得出的有效直径

如果复选框 移动体 ,并对船体运动进行建模,则端口 C_s 处的力计算如下:

其中

  • - 的值

  • - 是进入 C_p 端口的功率。

端口

非定向

# A — 等温液体端口
等温液体

Details

等温液体端口,相当于入口或出口。

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,相当于入口或出口。

程序使用名称

port_b

# R_s — 干
渐进力学

Details

与阀座侧阀杆相对应的机械渐进式端口。

程序使用名称

rod_flange_a

# R_p — 干
渐进力学

Details

机械渐进式端口,对应于与座椅一侧相对的杆。

程序使用名称

rod_flange_b

# C_s — 附文
渐进力学

Details

与机座一侧的外壳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 移动体

程序使用名称

case_flange_a

# C_p — 船体
渐进力学

Details

机械渐进式端口,与机座对面一侧的机壳相对应。

依赖关系

要使用该端口,请选择复选框 移动体

程序使用名称

case_flange_b

参数

参数

# 开放方向描述缺失
正相对杆位移打开孔口 | 负相对杆位移打开孔口

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

# 移动体 — 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

# 流力模型 — 水动力模型
简单 | 按有效压力面积系数校正 | 高级活动区

Details

水动力模型

  • 简单- 简单的流体动力模型

  • 用有效压力面积系数校正- 修正了有效压力面积系数的水动力模型;

  • 高级有功区域- 修正上游有效面积计算的水动力模型。

Simple | Corrected by effective pressure area factor | Advanced active area

默认值

Simple

程序使用名称

flow_force_model

可计算

# 座筒直径 — 球侧锥形座的直径
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

球侧锥形座直径, с .

依赖关系

要使用该参数,请在复选框中打勾 移动体

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

seat_cylinder_diameter

可计算

# 阀座直径(孔) — 锥形阀座底部直径
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

阀座直径, .

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

seat_diameter

可计算

# 座椅半角(0 至 90 之间) — 锥形阀座解决方案角度的一半
deg | rad | rev | mrad

Details

锥形阀座的半角解决方案, .

计量单位

deg | rad | rev | mrad

默认值

45.0 deg

程序使用名称

conical_seat_semi_angle

可计算

# 滚珠直径 — 球径
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

球直径, .

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

ball_diameter

可计算

# 杆直径(与阀座相对) — 阀杆直径在与阀座相反的一侧
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

阀座反面的阀杆直径, .

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_diameter_at_seat_opposite_side

可计算

# 杆直径(座椅一侧) — 阀座侧的阀杆直径
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

阀座侧阀杆直径, .

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_diameter_at_seat_side

可计算

# 湍流有效压力面积系数 — 有效压力面积系数

Details

有效压力面积系数, .

依赖关系

要使用该参数,请将 流力模型 设置为 用有效压力面积系数校正.

默认值

1.0

程序使用名称

effective_pressure_area_factor

可计算

# 零位移对应的升力 — 与零偏移对应的提升
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

与零偏移相对应的升程。

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

lift_offset

可计算

# 与最小面积相对应的扬程 — 与最小面积相对应的上升
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

升程 ,与通道开口的最小面积相对应。

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

# 与最大面积相对应的扬程 — 与最大面积相对应的升高
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

升程 ,与通道开口的最大面积相对应。

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

# 与零升力相对应的端口 A 处的体积 — 与零升程相对应的端口 A 容积
l | gal | igal | m^3 | cm^3 | ft^3 | in^3 | km^3 | mi^3 | mm^3 | um^3 | yd^3 | N*m/Pa | N*m/bar | lbf*ft/psi | ft*lbf/psi

Details

与零升程相对应的端口 A 的体积。

计量单位

l | gal | igal | m^3 | cm^3 | ft^3 | in^3 | km^3 | mi^3 | mm^3 | um^3 | yd^3 | N*m/Pa | N*m/bar | lbf*ft/psi | ft*lbf/psi

默认值

0.0 cm^3

程序使用名称

V_a_lift_offset

可计算

# 与零升程相对应的 B 端口体积 — 与零升程相对应的端口 B 中的容积
l | gal | igal | m^3 | cm^3 | ft^3 | in^3 | km^3 | mi^3 | mm^3 | um^3 | yd^3 | N*m/Pa | N*m/bar | lbf*ft/psi | ft*lbf/psi

Details

与零升程相对应的端口 B 的体积。

计量单位

l | gal | igal | m^3 | cm^3 | ft^3 | in^3 | km^3 | mi^3 | mm^3 | um^3 | yd^3 | N*m/Pa | N*m/bar | lbf*ft/psi | ft*lbf/psi

默认值

0.0 cm^3

程序使用名称

V_b_lift_offset

可计算

喷射力评估

# 喷射力系数 — 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

# 最大流量系数 — 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

# 临界流量数 — 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

# 初始杆位移 — 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

# 初始情况位移 — 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 移动体

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. N.Mittwollen, T.Michl, R.Breit "Parametric hydraulic valve model including transitional flow effects", 2nd MATHMOD Vienna 1997 (IMACS).

  2. N.Mittwollen, "Hydraulic simulation of cavitation induced pressure fluctuations with peculiar periodicities in a fluid power unit", 8th Bath international fluid power workshop, September 1995.

  3. A.Clavier, M. Alirand, F. Vernat, B. Sag.Vernat, B. Sagot, "Local approach to improve the global approach of hydraulic forces in ball poppet valves", 4th Int.流体动力研讨会,中国武汉,2003 年 4 月。