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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:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Valves & Orifices/Spools & Poppets/Fixed Body/Spool with Annular Orifice (IL)

带活动阀体环形孔的阀芯 (IL)

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Valves & Orifices/Spools & Poppets/Moving Body/Spool with Annular Orifice with Moving Body (IL)

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 的计算公式为

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 的值变化不大。对于低 的值随 的变化而线性变化。

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 限于 之间的较小值,其中 为环形面积等于喉部面积的值:

最小重叠值 通常为零,但也可能更大,以模拟泄漏流速。最大重叠值 通常非常大(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 是阀芯运动的速度。

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 是喷射角,对于边缘锋利的阀芯,喷射角被认为是常数,并在*喷射角*参数中进行设置。

流体动力 与重叠 的关系定义如下:

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。

spool with annular orifice il 1

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。

spool with annular orifice il 2 cn

*正重叠

如果重叠值为正 ,则流量按通过孔口的流量计算。

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 限制在 "0 "与 之间的较小值之间,其中 是环形面积等于颈部面积的值。 的最大重叠值通常很大(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 是通过阀芯与其外壳之间环形孔的泄漏流量,假定保持层流。

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 时,假定流动为层流。从层流到湍流的过渡使用连续性系数,以避免区域间的不连续性。

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 是射流的倾角。

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。

spool with annular orifice il 3

流体动力 与重叠 x 的关系定义如下:

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 )时定义,计算公式为

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

port_a

# 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

port_b

# 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

rod_flange_a

# 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

rod_flange_b

# 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

case_flange_a

# 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

case_flange_b

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

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

moving_case

可计算

# 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。

Sharp | Rounded

默认值

Sharp

程序使用名称

edges_geometry

可计算

# 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

true (已开启)

程序使用名称

couette_effect

可计算

# 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

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

默认值

10.0 mm

程序使用名称

spool_diameter

可计算

# 杆直径 — 茎直径
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

茎直径。

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

rod_diameter

可计算

# 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

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

默认值

0.0 mm

程序使用名称

chamber_length_offset

可计算

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

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

默认值

0.0 mm

程序使用名称

offset

可计算

# 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

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

# 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

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

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

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

默认值

0.003 mm

程序使用名称

clearance

可计算

# 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

0.0

程序使用名称

eccentricity_ratio

可计算

# 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

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

默认值

0.005 mm

程序使用名称

edge_radius

可计算

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

deg | rad | rev | mrad

默认值

69.0 deg

程序使用名称

jet_angle

可计算

# 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

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 — 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 移动的身体

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. McCloy D., Martin H. R., Control of fluid power: analysis and design, Chichester.- 1980.

  2. 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.

  3. Blackburn J. F., Reethof G., Shearer J. L., Fluid power control, (No Title).- 1960.