Ball Poppet with Sharp Edge Seat with Moving Body (IL)
Путь в библиотеке:
/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Valves & Orifices/Spools & Poppets/Moving Body/Ball Poppet with Sharp Edge Seat with Moving Body (IL)
Описание
Блок Ball Poppet with Sharp Edge Seat (IL) представляет собой одномерное движение сферического клапана с круглым седлом с острыми кромками.
Результирующая сила, действующая на клапан, обусловлена силой давления и внешними силами. Предполагается, что давление в порту B действует на активную область, прилегающую к отверстию, и стремится открыть отверстие. Давление в порту A действует на оставшуюся площадь шара. Эти предположения дают силу давления, действующую на шар. Эта сила может быть скорректирована с помощью гидродинамической силы.
Перемещение и скорость поршня поступают на порт R_s. В блоке нет ограничений на значение перемещения, но ограничения могут быть обеспечены присоединенным блоком, использующим концевые ограничители (Translational Hard Stop).
Если установлен флажок Moving body, то реализуется блок Ball Poppet with Sharp Edge Seat with Moving Body (IL) и моделируется перемещение корпуса. В этом случае перемещение и скорость корпуса поступают на порт C_s. В блоке нет ограничений на значение перемещения, но ограничения могут быть обеспечены присоединенным блоком, использующим концевые ограничители.
Подъем () — это переменная, связанная с перемещением поршня и перемещением корпуса, если оно моделируется. Естественно, пределы этого подъема связаны с ограничением для значений перемещений.
Если подъем шара составляет более 20% от диаметра шара, то точность будет снижена.
Площадь отверстия никогда не должна превышать площадь отверстия горловины, определяемой диаметром седла и диаметром штока (со стороны седла). Тем не менее иногда полезно ограничить площадь отверстия минимальным и/или максимальным значением. Минимальная площадь может быть использована для моделирования утечки или специального отверстия, пропускающего поток, даже при полном прилегании шара к седлу. Максимальная площадь может быть использована для моделирования области потока, прилегающей к отверстию, когда клапан широко открыт.
Обратите внимание, что расход рассчитывается с учетом движения шара.
Уравнения
Если флажок Moving body снят, и движение корпуса не моделируется, то подъем шара рассчитывается как:
где
— подъем, соответствующий нулевому смещению, значение параметра Lift corresponding to zero displacement;
— перемещение поршня, которое вводится в порт R_s.
Если флажок Moving body установлен, и движение корпуса моделируется, то подъем шара рассчитывается как:
где — перемещение корпуса в порту C_s.
Минимальная площадь потока определяется криволинейной поверхностью усеченного конуса, как показано на рисунке. Предполагается, что эта поверхность разделяет область, занятую жидкостью, на две области с разными давлениями. На одну из этих областей действует давление , а на другую — давление . Это предположение разумно, если подъем шара мал по сравнению с диаметром седла. Если подъем шара велик, очевидно, что в какой-то момент наименьшим ограничением будет площадь горловины.
Площадь отверстия определяется как:
где определяется из уравнения:
Гидравлический диаметр рассчитывается как:
где — активный диаметр, определяемый как:
Обратите внимание, что значение, используемое для , ограничено между и меньшим из значений и , где — это значение подъема, при котором вычисленная площадь становится равной кольцевой площади:
Значение всегда больше .
Обычно значение равно нулю, но его можно установить выше, чтобы смоделировать расход утечки. Значение обычно очень велико (например, Inf), но может быть установлено гораздо меньшее значение, чтобы смоделировать дополнительное отверстие.
Объем жидкости , давление в котором равно давлению , дополнительный к объему при закрытом клапане, вычисляется как:
где угол — это угол при нулевом подъеме, определяемый из уравнения:
Значение дополнительного объема важно при расчете динамики давления (частотный анализ).
Производная дополнительного объема по вычисляется как:
Если флажок Moving body снят, то объем жидкости, который выводится в порт B, рассчитывается как:
где — значение параметра Volume at port B corresponding to zero lift.
А объем жидкости, который выводится в порт A, рассчитывается как:
где — значение параметра Volume at port A corresponding to zero lift.
Если флажок Moving body установлен:
Коэффициент потока рассчитывается как
где
— перепад давления между портами;
— гидравлический диаметр;
— кинематическая вязкость;
— средняя плотность жидкости.
Средняя плотность рассчитывается при среднем давлении .
Коэффициент расхода рассчитывается как
где
— максимальный коэффициент расхода, значение параметра Maximum flow coefficient;
— критический коэффициент потока, значение параметра Critical flow number.
Для значение практически не изменяется. Для низких значение меняется линейно с изменением .
Разумным значением по умолчанию является 1000. Однако для отверстий со сложной (грубой) геометрией оно может быть меньше 50. Для очень гладкой геометрии оно может быть установлено на уровне 50000.
Средняя скорость жидкости составляет:
Объемный расход составляет:
где
— площадь проходного отверстия;
— плотность жидкости при атмосферном давлении.
Если флажок Moving body снят, то объемные расходы в портах B и A вычисляются как:
где
— плотность жидкости при давлении в порту B, ;
— плотность жидкости при давлении в порту A, ;
— скорость штока в порту R_s.
Если флажок Moving body установлен:
где — скорость корпуса в порту С_s.
Гидродинамическая сила определяется путем оценки изменения импульса. Эта сила стремится закрыть клапан. Для установившегося потока жидкости гидродинамическая сила равна:
где — угол наклона струи:
Зависимость гидродинамической силы от подъема определяется следующим образом:
где — значение параметра Lift corresponding to minimum area.
Сила в порту R_s рассчитывается как:
где — сила, которая поступает в порт R_p.
Если установлен флажок Moving body, и движение корпуса моделируется, то сила в порту C_s рассчитывается как:
где — сила, которая поступает в порт C_p.
Порты
Ненаправленные
# A
—
порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость
Details
Порт изотермической жидкости, соответствует входу или выходу.
Имя для программного использования
port_a
# B
—
порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость
Details
Порт изотермической жидкости, соответствует входу или выходу.
Установите этот флажок, если вы моделируете подвижный корпус.
Если флажок снят, то считается, что корпус неподвижен.
Значение по умолчанию
—
Имя для программного использования
moving_case
Вычисляемый
Нет
#Seat diameter —
диаметр седла
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Details
Диаметр седла, .
Единицы измерения
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Значение по умолчанию
5.0 mm
Имя для программного использования
seat_diameter
Вычисляемый
Да
#Ball diameter —
диаметр шара
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Details
Диаметр шара, .
Единицы измерения
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Значение по умолчанию
10.0 mm
Имя для программного использования
ball_diameter
Вычисляемый
Да
#Rod diameter (opposite to seat) —
диаметр штока со стороны, противоположной стороне седла
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Details
Диаметр штока со стороны, противоположной стороне седла, .
Единицы измерения
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Значение по умолчанию
0.0 mm
Имя для программного использования
rod_diameter_at_seat_opposite_side
Вычисляемый
Да
#Rod diameter (seat side) —
диаметр штока со стороны седла
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Details
Диаметр штока со стороны седла, .
Единицы измерения
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Значение по умолчанию
0.0 mm
Имя для программного использования
rod_diameter_at_seat_side
Вычисляемый
Да
#Lift corresponding to zero displacement —
подъем, соответствующий нулевому смещению
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Details
Подъем, соответствующий нулевому смещению.
Единицы измерения
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Значение по умолчанию
0.0 mm
Имя для программного использования
lift_offset
Вычисляемый
Да
#Lift corresponding to minimum area —
подъем, соответствующий минимальной площади
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Details
Подъем , соответствующий минимальной площади проходного отверстия.
Единицы измерения
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Значение по умолчанию
0.0 mm
Имя для программного использования
orifice_opening_at_min_area
Вычисляемый
Да
#Lift corresponding to maximum area —
подъем, соответствующий максимальной площади
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Details
Подъем , соответствующий максимальной площади проходного отверстия.
Единицы измерения
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Значение по умолчанию
Inf mm
Имя для программного использования
orifice_opening_at_max_area
Вычисляемый
Да
#Volume at port A corresponding to zero lift —
объем в порту A, соответствующий нулевому подъему
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
Объем в порту A, соответствующий нулевому подъему.
#Jet force coefficient —
коэффициент гидродинамической силы
Details
Коэффициент гидродинамической силы, который при значении 0 (по умолчанию) отключает гидродинамическую силу, а при значении 1 включает ее. Если имеются экспериментальные данные для этого коэффициента, то можно настроить модель под эти данные.
Максимальный коэффициент расхода влияет на характеристики расхода/перепада давления в отверстии. Для большинства применений это значение можно оставить по умолчанию.
Значение по умолчанию
0.7
Имя для программного использования
C_q_max
Вычисляемый
Да
#Critical flow number —
критический коэффициент потока
Details
Критический коэффициент потока влияет на характеристики расхода/перепада давления в отверстии. Для большинства применений это значение можно оставить по умолчанию.
Значение по умолчанию
100.0
Имя для программного использования
critical_flow_number
Вычисляемый
Да
Начальные условия
#Initial rod displacement —
начальное смещение штока
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Details
Начальное смещение штока.
Единицы измерения
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Значение по умолчанию
0.0 mm
Имя для программного использования
rod_displacement_start
Вычисляемый
Да
#Initial case displacement —
начальное смещение корпуса
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Details
Начальное смещение корпуса.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Moving body.