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:
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带锥形阀座的球提动阀,带活动阀体 (IL) 图书馆中的路径:
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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
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 与 和 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
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
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 B 和 A 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
流体动力
其中
端口力 R_s 的计算公式为
其中
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
活动面积
实际活动面积
-
如果是层流:
-
如果水流湍急:
在这些公式中,
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
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
.
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
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
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 |
|
#
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 |
|
#
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 |
|
#
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 |
|
#
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 |
|
#
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 |
|
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
值 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
无 |
# 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 |
|
可计算 |
无 |
#
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。
值 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
无 |
#
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,
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 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
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 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
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 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
滚珠直径 —
球径
m
| cm
| ft
| in
| km
| mi
| mm
| um
| yd
Details
球直径,
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
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 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
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 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
# 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 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
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 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
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
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
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
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
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 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
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 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
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 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
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 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
# 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 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
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 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
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 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
文学
-
N.Mittwollen, T.Michl, R.Breit "Parametric hydraulic valve model including transitional flow effects", 2nd MATHMOD Vienna 1997 (IMACS).
-
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.
-
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。