Poppet Valve (IL)

Тарельчатый клапан в сети изотермической жидкости.

Тип: EngeeFluids.IsothermalLiquid.Valves.FlowControl.Poppet

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Valves & Orifices/Flow Control Valves/Poppet Valve (IL)

Описание

Блок Poppet Valve (IL) представляет собой клапан регулирования расхода в сети изотермической жидкости. Тарелка может быть цилиндрической или шаровой. Седло может иметь острые кромки или быть коническим. Тарельчатый клапан открывается или закрывается в соответствии с сигналом перемещения в порту S. Положительный сигнал означает втягивание тарелки и открытие клапана.

Схема тарельчатого клапана представлена на рисунке.

poppet valve il 1 ru

poppet valve il 2 ru

Площадь открытия для цилиндрической тарелки

Площадь отверстия клапана рассчитывается следующим образом:

где

— расстояние по вертикали между внешним краем цилиндрической тарелки и седлом, как показано на схеме выше;
— значение параметра Seat cone angle;
— значение параметра Stem diameter;
— значение параметра Leakage area.

Площадь отверстия ограничена максимальным смещением :

При любом смещении штока, превышающем , значение — это сумма максимальной площади отверстия и значения параметра Leakage area:

Для любой комбинации значения на входе S и смещения цилиндрической тарелки, которое меньше 0, минимальная площадь клапана равна Leakage area.

Площадь открытия для шаровой тарелки

Седло с острыми кромками

Площадь отверстия клапана рассчитывается следующим образом:

где

— расстояние по вертикали между внешним краем шара и седлом;
— радиус седла, значение параметра Seat orifice diameter;
— радиус шара Ball diameter;
— геометрический параметр: ;
— значение параметра Leakage area.

Площадь отверстия ограничена максимальным смещением :

При любом смещении шара, превышающем , значение — это сумма максимальной площади отверстия и значения параметра Leakage area:

Для любой комбинации значения на входе S и смещения шара, которое меньше 0, минимальная площадь клапана равна Leakage area.

Коническое седло

Площадь отверстия клапана рассчитывается следующим образом:

где

— расстояние по вертикали между внешним краем шара и седлом;
— значение параметра Seat cone angle;
— геометрический параметр: где — радиус шара;
— значение параметра Leakage area.

Площадь отверстия ограничена максимальным смещением :

Численное сглаживание смещения

Блок вычисляет смещение тарелки следующим образом:

где

— входной скаляр на порту S;
— значение параметра Poppet position when in the seat;
— максимальное смещение.

Если параметр Smoothing factor не равен нулю, то обеспечивается плавное изменение значения смещения между 0 и .

Уравнение сохранения массы

Уравнение сохранения массы:

Массовый расход через клапан рассчитывается как:

где

— коэффициент расхода, значение параметра Discharge coefficient;
— площадь открытия клапана;
— значение параметра Cross-sectional area at ports A and B;
— средняя плотность жидкости;
— разница давлений в клапане .

Критический перепад давления, — перепад давления, определяемый из значения критического числа Рейнольдса , задаваемого параметром Critical Reynolds number, которое является точкой перехода режима между ламинарным и турбулентным течением:

Потеря давления позволяет учесть снижение давления в клапане из-за уменьшения его площади и рассчитывается как:

Восстановление давления описывает положительное изменение давления в клапане из-за увеличения площади. Чтобы не учитывать восстановление давления, снимите флажок Pressure recovery. В этом случае потеря давления .

Порты

Ненаправленные

# A — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость

Details

Отверстие для входа или выхода жидкости.

Имя для программного использования

port_a

# B — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость

Details

Отверстие для входа или выхода жидкости.

Имя для программного использования

port_b

Вход

# S — cмещение штока, м
скаляр

Details

Перемещение управляющего элемента в м, заданное в виде скаляра.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

# Poppet geometry — тип формы тарелки
Cylindrical stem | Round ball

Details

Тип формы тарелки. Вы можете выбрать либо цилиндрический, либо шарообразный элемент управления.

Значения	`Cylindrical stem` \| `Round ball`
Значение по умолчанию	`Cylindrical stem`
Имя для программного использования	`geometry`
Вычисляемый	Да

# Stem diameter — диаметр цилиндрического штока
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Диаметр цилиндрического штока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Poppet geometry значение Cylindrical stem.

Единицы измерения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`0.01 m`
Имя для программного использования	`stem_diameter`
Вычисляемый	Да

# Seat cone angle — угол раскрытия конического седла
deg | rad | rev | mrad

Details

Угол раскрытия конического седла.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Poppet geometry значение Cylindrical stem или установите для параметра Poppet geometry значение Round ball, а для параметра Valve seat specification значение Conical.

Единицы измерения	`deg` \| `rad` \| `rev` \| `mrad`
Значение по умолчанию	`120.0 deg`
Имя для программного использования	`cone_angle`
Вычисляемый	Да

# Poppet position when in the seat — смещение управляющего элемента
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Смещение тарелки при закрытом клапане. Положительное значение, отличное от нуля, указывает на частично открытый клапан. Отрицательное значение, отличное от нуля, указывает на перекрытый клапан, который остается закрытым при первоначальном перемещении, заданном скаляром на входе S.

Единицы измерения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`0.0 m`
Имя для программного использования	`min_control_displacement`
Вычисляемый	Да

# Leakage area — площадь зазора в полностью закрытом положении
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Сумма всех зазоров, когда клапан находится в полностью закрытом положении. Любая площадь меньше этого значения приравнивается к заданной площади утечки. Этот параметр способствует устойчивости численного решения, поддерживая непрерывность потока.

Единицы измерения	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`1.0e-10 m^2`
Имя для программного использования	`leakage_area`
Вычисляемый	Да

# Cross-sectional area at ports A and B — площадь на входе или выходе из клапана
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Площадь поперечного сечения на входе и выходе портов A и B. Эта площадь используется при вычислении массового расхода через клапан.

Единицы измерения	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`0.01 m^2`
Имя для программного использования	`port_area`
Вычисляемый	Да

# Discharge coefficient — коэффициент расхода

Details

Поправочный коэффициент – отношение фактического массового расхода к теоретическому массовому расходу через клапан.

Значение по умолчанию	`0.64`
Имя для программного использования	`C_d`
Вычисляемый	Да

# Critical Reynolds number — верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока

Details

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока через клапан.

Значение по умолчанию	`150.0`
Имя для программного использования	`Re_critical`
Вычисляемый	Да

# Smoothing factor — числовой коэффициент сглаживания

Details

Коэффициент непрерывного сглаживания, который обеспечивает плавность открытия за счет поправки в характеристике клапана в почти открытом и почти закрытом положениях. Установите ненулевое значение меньше единицы, чтобы повысить стабильность моделирования в этих режимах.

Значение по умолчанию	`0.01`
Имя для программного использования	`smoothing_factor`
Вычисляемый	Да

# Pressure recovery — учет повышения давления при расширении области

Details

Определяет, будет ли учитываться повышение давления при перетекании жидкости из области с меньшей площадью поперечного сечения в область с большей площадью поперечного сечения.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`pressure_recovery`
Вычисляемый	Да

# Valve seat specification — геометрия седла клапана
Sharp-edged | Conical

Details

Геометрия седла клапана. Блок использует этот параметр для расчета открытой площади между тарелкой и седлом.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Poppet geometry значение Round ball.

Значения	`Sharp-edged` \| `Conical`
Значение по умолчанию	`Sharp-edged`
Имя для программного использования	`seat_type`
Вычисляемый	Да

# Ball diameter — диаметр шарового элемента управления
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Диаметр шарового элемента управления.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Poppet geometry значение Round ball.

Единицы измерения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`0.01 m`
Имя для программного использования	`ball_diameter`
Вычисляемый	Да

# Seat orifice diameter — диаметр седла
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Диаметр седла.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Poppet geometry значение Cylindrical stem.

Единицы измерения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`0.007 m`
Имя для программного использования	`orifice_diameter`
Вычисляемый	Да