Poppet with No Seat (IL)

Конический тарельчатый клапан без седла.

Тип: EngeeFluids.IsothermalLiquid.DesignComponents.Poppets.NoSeat

Poppet with No Seat (IL)

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Valves & Orifices/Spools & Poppets/Fixed Body/Poppet with No Seat (IL)

Poppet with No Seat with Moving Body (IL)

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Valves & Orifices/Spools & Poppets/Moving Body/Poppet with No Seat with Moving Body (IL)

Описание

Блок Poppet with No Seat (IL) представляет собой одномерное движение конического тарельчатого клапана в цилиндрическом отверстии, без седла.

Результирующая сила, действующая на клапан, обусловлена силой давления и внешними силами. Эта сила может быть скорректирована с помощью гидродинамической силы. Предполагается, что угол наклона струи, действующей на тарелку клапана, постоянен (половина угла конического клапана).

Перемещение и скорость штока поступают на порт RB.

Если установлен флажок Moving body, то реализуется блок Poppet with No Seat with Moving Body (IL) и моделируется перемещение корпуса. В этом случае перемещение и скорость корпуса поступают на порт CA.

В блоке нет ограничений на значение перемещения, но ограничения могут быть обеспечены присоединенным блоком, использующим концевые ограничители (Translational Hard Stop).

Площадь открытого отверстия — это переменная, связанная с перемещением тарелки клапана и перемещением корпуса, если оно моделируется.

На рисунке изображена схема конического тарельчатого клапана без седла и его основные параметры.

На рисунке обозначены:

— диаметр цилиндрической части золотника, значение параметра Poppet diameter;
— активный диаметр конической тарелки;
— диаметр штока, значение параметра Rod diameter (port B);
— половина угла конической тарелки, значение параметра Poppet half angle;
— длина конической тарелки, значение параметра Cone length;
— зазор по диаметру конической тарелки, значение параметра Clearance on the poppet diameter;
— подъем клапана.

Значения диаметров должны быть определены следующим образом:

Длину конической тарелки следует определить так, чтобы меньший диаметр конуса был больше диаметра штока:

Половина угла конуса тарелки задается в диапазоне [0; 90] градусов.

Расход при отрицательном подъеме представляет собой поток утечки через кольцевой проточный канал между тарелкой и ее корпусом, определяемый зазором по диаметру тарелки .

Обратите внимание, что при диаметральном зазоре мкм утечки считаются завышенными.

Уравнения

Если флажок Moving body снят и движение корпуса не моделируется, то подъем клапана определяется как

где

— подъем, соответствующий нулевому смещению, значение параметра Lift corresponding to zero displacement;
— перемещение штока в порту RA.

Если флажок Moving body установлен и движение корпуса моделируется, то подъем клапана определяется как

где — перемещение корпуса в порту CA.

Диаметр цилиндрического отверстия рассчитывается как

Активная площадь потока определяется криволинейной поверхностью усеченного конуса, как показано на рисунке выше. Предполагается, что эта поверхность разделяет область, занятую жидкостью, на две области с разными давлениями: и . Это предположение обосновано, если подъем мал по сравнению с диаметром отверстия . Если подъем велик, то очевидно, что в какой-то момент наименьшим ограничением будет площадь горловины:

Площадь сечения потока никогда не превышает площадь горловины.

Площадь сечения потока, соответствующая подъему , рассчитывается в зависимости от перекрытия:

Для положения положительного перекрытия ( ) поток считается потоком утечки, предполагается, что он остается ламинарным. Площадь сечения потока рассчитывается как

Гидравлический диаметр рассчитывается как

Активный диаметр, используемый для расчета силы, определяется по формуле

Расход утечки между тарельчатым клапаном и корпусом определяется по стандартному уравнению потока утечки, подробно рассмотренному в [1]. Его можно выразить следующим образом:

где
- — перепад давления между портами;
- — зазор по радиусу тарелки ( );
- — абсолютная вязкость жидкости при среднем давлении;
- — поправочный член, который обеспечивает непрерывность потока.
Для положения отрицательного перекрытия ( ) поток рассчитывается как поток через отверстие. Площадь сечения потока рассчитывается как

Гидравлический диаметр рассчитывается как

Активный диаметр, используемый для расчета силы, определяется по формуле

В этих формулах — модифицированный подъем, позволяющий применить формулы, справедливые для конического тарельчатого клапана с острой кромкой седла. Он вычисляется по формуле

Объемный расход через отверстие для отрицательного перекрытия рассчитывается как

где
- — средняя плотность жидкости. Средняя плотность рассчитывается при среднем давлении ;
- — коэффициент расхода.

Коэффициент расхода рассчитывается как

где

— максимальный коэффициент расхода, значение параметра Maximum flow coefficient;
— критический коэффициент потока, значение параметра Critical flow number.
— коэффициент потока, рассчитывается как

где — кинематическая вязкость.

Средняя скорость жидкости составляет

Если флажок Moving body снят, то объемы жидкости, которые выводятся в порты A и B, рассчитываются как

где

и — значения параметров Volume at port A corresponding to zero lift и Volume at port B corresponding to zero lift соответственно;
— объем жидкости, давление в котором равно давлению , дополнительный к объему при закрытом клапане.

Если флажок Moving body установлен, то

Если флажок Moving body снят, то объемные расходы в портах B и A вычисляются как

где

— производная дополнительного объема ;
— плотность жидкости при давлении в порту B, ;
— плотность жидкости при давлении в порту A, ;
— скорость штока в порту RA.

Если флажок Moving body установлен, то

где — скорость корпуса в порту CA.

Гидродинамическая сила определяется путем оценки изменения импульса. Эта сила стремится закрыть клапан. Для установившегося потока жидкости гидродинамическая сила равна

где — угол наклона струи, равный половине угла конуса клапана.

Зависимость гидродинамической силы от подъема определяется следующим образом:

Сила в порту RA рассчитывается как

где — сила, которая поступает в порт RB.

Если установлен флажок Moving body, и движение корпуса моделируется, то сила в порту CA рассчитывается как

где — сила, которая поступает в порт CB.

Порты

Ненаправленные

# A — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость

Details

Порт изотермической жидкости, соответствует входу или выходу отверстия.

Имя для программного использования

port_a

# B — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость

Details

Порт изотермической жидкости, соответствует входу или выходу отверстия.

Имя для программного использования

port_b

# RA — шток
поступательная механика

Details

Механический поступательный порт, соответствующий штоку.

Имя для программного использования

rod_flange_a

# RB — шток
поступательная механика

Details

Механический поступательный порт, соответствующий штоку.

Имя для программного использования

rod_flange_b

# CA — корпус
поступательная механика

Details

Механический поступательный порт, соответствующий корпусу.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Moving body.

Имя для программного использования

case_flange_a

# CB — корпус
поступательная механика

Details

Механический поступательный порт, соответствующий корпусу.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Moving body.

Имя для программного использования

case_flange_b

Параметры

Parameters

# Opening orientation — направление движения золотника, соответствующее открытию отверстия
Positive relative rod displacement opens orifice | Negative relative rod displacement opens orifice

Details

Направление перемещения элемента, соответствующее открытию отверстия.

Положительная ориентация Positive relative rod displacement opens orifice означает, что положительное перемещение золотника открывает отверстие.
Отрицательное направление Negative relative rod displacement opens orifice означает, что отрицательное перемещение золотника открывает отверстие.

Значения	`Positive relative rod displacement opens orifice` \| `Negative relative rod displacement opens orifice`
Значение по умолчанию	`Positive relative rod displacement opens orifice`
Имя для программного использования	`opening_orientation`
Вычисляемый	Нет

# Moving body — подвижный корпус

Details

Установите этот флажок, если вы моделируете подвижный корпус.

Если флажок снят, считается, что корпус неподвижен.

Значение по умолчанию	`—`
Имя для программного использования	`moving_case`
Вычисляемый	Нет

# Poppet diameter — диаметр цилиндрической части золотника
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Диаметр цилиндрической части золотника .

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`15.0 mm`
Имя для программного использования	`poppet_diameter`
Вычисляемый	Да

# Cone length — длина конической тарелки
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Длина конической тарелки .

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`5.0 mm`
Имя для программного использования	`cone_length`
Вычисляемый	Да

# Rod diameter (port B) — диаметр штока
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Диаметр штока .

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`5.0 mm`
Имя для программного использования	`rod_diameter_at_seat_side`
Вычисляемый	Да

# Poppet half angle — половина угла конической тарелки
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

Половина угла конической тарелки .

Единицы измерения	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
Значение по умолчанию	`45.0 deg`
Имя для программного использования	`poppet_semi_angle`
Вычисляемый	Да

# Clearance on the poppet diameter — зазор по диаметру конической тарелки
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Зазор по диаметру конической тарелки .

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`0.03 mm`
Имя для программного использования	`clearance`
Вычисляемый	Да

# Lift corresponding to zero displacement — подъем, соответствующий нулевому смещению
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Подъем, соответствующий нулевому смещению.

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

# Volume at port A corresponding to zero lift — объем в порту A, соответствующий нулевому подъему
m^3 | um^3 | mm^3 | cm^3 | km^3 | ml | l | gal | igal | in^3 | ft^3 | yd^3 | mi^3

Details

Объем в порту A, соответствующий нулевому подъему.

Единицы измерения	`m^3` \| `um^3` \| `mm^3` \| `cm^3` \| `km^3` \| `ml` \| `l` \| `gal` \| `igal` \| `in^3` \| `ft^3` \| `yd^3` \| `mi^3`
Значение по умолчанию	`0.0 cm^3`
Имя для программного использования	`V_a_lift_offset`
Вычисляемый	Да

# Volume at port B corresponding to zero lift — объем в порту B, соответствующий нулевому подъему
m^3 | um^3 | mm^3 | cm^3 | km^3 | ml | l | gal | igal | in^3 | ft^3 | yd^3 | mi^3

Details

Объем в порту B, соответствующий нулевому подъему.

Единицы измерения	`m^3` \| `um^3` \| `mm^3` \| `cm^3` \| `km^3` \| `ml` \| `l` \| `gal` \| `igal` \| `in^3` \| `ft^3` \| `yd^3` \| `mi^3`
Значение по умолчанию	`0.0 cm^3`
Имя для программного использования	`V_b_lift_offset`
Вычисляемый	Да

Jet Force Evaluation

# 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.

Значение по умолчанию	`0.0`
Имя для программного использования	`jet_force_coefficient`
Вычисляемый	Да

Flow Coefficient Law

# Maximum flow coefficient — максимальный коэффициент расхода

Details

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

Initial Conditions

# Initial rod displacement — начальное смещение штока
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Начальное смещение штока.

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

# Initial case displacement — начальное смещение корпуса
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Начальное смещение корпуса.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Moving body.

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

Литература

Blackburn J.F., G. Reethof and J.L. Shearer, Fluid Power Control, John Wiley and Sons.