带环形孔的阀芯 (IL)
带环形孔的阀芯。
类型: EngeeFluids.IsothermalLiquid.DesignComponents.Spools.AnnularOrifice
带环形孔的阀芯 (IL) 图书馆中的路径:
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带活动阀体环形孔的阀芯 (IL) 图书馆中的路径:
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说明
程序块 带环形孔的阀芯 (IL) 表示线轴在带环形孔的套筒中的一维运动。根据 Edges geometry 参数值的不同,阀芯的边缘可以是尖角或圆角。对于尖角和圆角,计算环形孔面积、流速和流体动力的公式是不同的。
作用在阀芯上的合力来自压力和外力。假定端口 B 中的压力作用于孔口附近的活动区域,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 (平移硬停止) 进行限制。
如果选中 移动的身体 复选框,则将执行程序块 带活动阀体环形孔的阀芯 (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能保证流量。最大面积可用于模拟阀门大开时邻近孔口的流动区域。
孔口的最小和最大面积由相应的重叠值决定(下重叠对应最大面积,上重叠对应最小面积)。默认值表示没有面积限制。下限值必须大于零。无论上限值为 ,流通面积不得超过由阀芯和杆直径定义的环形面积。
计算流量时要考虑到阀芯的移动。
计算公式
如果未选中 移动的身体 复选框,且未模拟阀体运动,则重叠值定义为:
其中
-
- 重叠对应零位移,*欠重叠对应零位移*的值;
-
- 端口 R_A 中的阀芯位移。
如果选中 移动的身体 复选框并模拟船体运动,则重叠值定义如下:
其中 是船体在端口 C_A 的运动。
舱室长度定义为
其中 是零位移时的腔室长度,即参数 *零位移时的腔室长度 * 的值。
腔体的体积为
其中
-
- 线轴直径;
-
- 阀杆直径。
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。
流动系数
式中
-
- 是最大流量系数,即参数 * 最大流量系数 * 的值; -
- 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
-
- 是环形孔的面积; -
- 是液体在大气压力下的密度。
尖角环形孔阀芯
重叠值
最小重叠值 Inf
),但也可以设置得更小,以模拟额外的孔口。
环形孔口的面积为:
水力直径为
阀芯运动对流速的影响计算公式为
其中
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
流体动力
在这种情况下,板中没有反作用力。端口力 R_A 与端口力 R_B、压力和流体动力计算如下:
如果选中 移动的身体 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:
带圆角环形端口的滑阀芯_滑阀芯
如果 Edges geometry 设置为 "Rounded"(圆形边缘),则假定线轴边缘为圆形,线轴和套筒之间存在直径间隙,这是一种更符合实际的几何模型。
圆角由以下值定义:
-
圆角半径
,*圆角半径*参数的值; -
直径间隙
, *直径间隙*参数值,注意直径间隙大于 60 µm 时,应高估泄漏量; -
相对偏心率
,参数*偏心率*的值,定义为偏心率 与直径间隙一半的比值:
相对偏心率的数值应介于 "0 "和 "1 "之间。
*正重叠
如果重叠值为正
环形孔口的面积为:
水力直径为
注意,对于足够大的尺寸,按上述公式计算的面积将超过喉管直径:
重叠值 Inf
),但也可以设置得更小,以模拟额外的孔。
*负重叠
负重叠时的流量
环形孔的面积为
水力直径为
阀芯和套筒之间的泄漏流量由标准泄漏流量方程确定:
其中
-
- 是液体的绝对平均粘度; -
- 连续性系数,确保流动的连续性。
当重叠系数为负值
阀芯运动对流速的影响计算公式为
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。对于稳定的流体流动,流体动力等于:
其中
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。
流体动力
选中*库埃特效应*方框可考虑库埃特效应,即考虑库埃特流对粘性摩擦力的贡献。
粘性摩擦力仅在泄漏(负重叠
计算端口 R_A 的力时,要考虑端口 R_B、压力、粘性摩擦力和流体动力:
如果选中 移动的身体 复选框并模拟船体运动,则计算端口 C_A 处的力时将考虑端口 C_B 处的力:
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 |
|
#
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 |
|
#
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 |
|
#
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 |
|
#
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 移动的身体 。
程序使用名称 |
|
#
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 移动的身体 。
程序使用名称 |
|
参数
参数
#
开口方向 —
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 |
# 移动的身体 — 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 |
#
边缘几何形状 —
线轴边缘几何形状
锋利
| 四舍五入
Details
选择线轴边缘几何类型:
-
尖锐"--尖锐边缘。
-
Rounded` - 圆形边缘。
值 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
无 |
# 库埃特效应 — 库埃特效应
Details
选中该复选框表示考虑库埃特效应,即库埃特电流对内摩擦力的贡献。
依赖关系
要使用此参数,请将 Edges geometry 参数设置为 "Rounded"(圆形)。
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
无 |
#
线轴直径 —
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 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
杆直径 —
茎直径
m
| cm
| ft
| in
| km
| mi
| mm
| um
| yd
Details
茎直径。
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
零位移时的腔体长度 —
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 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
搭接定义
#
与零位移相对应的下翘 —
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 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
与最小面积相对应的间隙 —
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
要使用此参数,请将 Edges geometry 参数设置为 "Sharp"(锐利)。
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
最大面积对应的欠压 —
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 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
线轴上的泄漏
#
直径上的间隙 —
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。请注意,当直径间隙大于 60 µm 时,必须高估泄漏量。
依赖关系
要使用此参数,请将 Edges geometry 参数设置为 "Rounded"(圆形)。
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
# 偏心率 — 相对偏心率
Details
从 "0 "到 "1 "的相对偏心率。
依赖关系
要使用此参数,请将 Edges geometry 参数设置为 Rounded
。
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
#
圆角半径 —
角半径
m
| cm
| ft
| in
| km
| mi
| mm
| um
| yd
Details
线轴边角的圆角半径。
依赖关系
要使用此参数,请将 Edges geometry 参数设置为 Rounded
。
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
喷射力评估
#
射流角度 —
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
要使用此参数,请将 Edges geometry 参数设置为 "Sharp"(锐利)。
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
# 喷射力系数 — 水动力系数
Details
流体动力系数,值为 "0"(默认)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 — 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 移动的身体 。
计量单位 |
|
默认值 |
|
程序使用名称 |
|
可计算 |
是 |
文学
-
McCloy D., Martin H. R., Control of fluid power: analysis and design, Chichester.- 1980.
-
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.
-
Blackburn J. F., Reethof G., Shearer J. L., Fluid power control, (No Title).- 1960.