Spool with Beveled Edge (IL)

Золотниковый клапан со скошенной кромкой.

Тип: EngeeFluids.IsothermalLiquid.DesignComponents.Spools.BeveledEdge

Spool with Beveled Edge (IL)

Путь в библиотеке:

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

Spool with Beveled Edge with Moving Body (IL)

Путь в библиотеке:

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

Описание

Блок Spool with Beveled Edge (IL) представляет собой одномерное перемещение золотника со скошенной кромкой в гильзе с зазором между золотником и гильзой.

Результирующая сила, действующая на золотник, обусловлена силой, задаваемой в порту RA, силой давления в порту B и вязким трением, возникающим из-за эффекта Пуазейля и эффекта Куэтта (если эффект Куэтта учитывается).

Перемещение и скорость штока поступают на порт RB. 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 Spool with Beveled Edge with Moving Body (IL) и моделируется перемещение корпуса. В этом случае перемещение и скорость корпуса поступают на порт CB. В блоке нет ограничений на значение перемещения, но ограничения могут быть обеспечены присоединенным блоком, использующим концевые ограничители.

Перекрытие вычисляется на основе этих перемещений относительно перекрытия, соответствующего нулевому смещению .

Расход рассчитывается с учетом движения золотника.

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

Иногда полезно ограничить площадь отверстия максимальным значением. Максимальная площадь отверстия определяется соответствующим значением перекрытия — параметром Underlap corresponding to maximum area. Значение по умолчанию означает отсутствие ограничений по площади. Это значение не зависит от каких-либо ограничений на перемещение, применяемых другими присоединенными механическими блоками. Максимальная площадь может быть использована для моделирования области потока, прилегающей к отверстию, когда клапан широко открыт.

Кроме того, площадь потока не должна превышать кольцевую площадь, определяемую диаметром золотника и штока.

Скошенная кромка золотника определяется следующими параметрами:

— длина фаски Bevel length, которая ограничена расстоянием между краями золотника ;
— глубина фаски Bevel depth, которая ограничена диаметрами золотника и штока;
— количество фасок по кромке золотника Number of bevels.

Уравнения

Если флажок Moving body снят и движение корпуса не моделируется, то значение перекрытия определяется как

где

— перекрытие, соответствующее нулевому смещению, значение параметра Underlap corresponding to zero displacement;
— перемещение золотника в порту RB.

Если флажок Moving body установлен и движение корпуса моделируется, то значение перекрытия определяется как

где — перемещение корпуса в порту CB.

Длина камеры определяется как

где — длина камеры при нулевом смещении, значение параметра Chamber length at zero displacement.

Объем камеры вычисляется как

где

— диаметр золотника;
— диаметр штока.

Эффективная площадь проходного сечения вычисляется по проекции кромки корпуса на плоскость фаски. На основании этого получается минимальная площадь, обозначенная на рисунке.

spool with beveled edge il 2 ru

При расчете площади проходного сечения учитываются следующие ограничения:

вертикальная площадь, соответствующая площади сегмента, полученная из текущего сегмента угла фаски :
площадь горловины, ограничивающая общую площадь потока:

Коэффициент потока рассчитывается как

где

— перепад давления между портами;
— гидравлический диаметр;
— кинематическая вязкость;
— средняя плотность жидкости.

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

Расход определяется следующими факторами:

открытием дозирующей кромки в условиях положительного перекрытия ( ):

где
- — площадь проходного отверстия;
- — плотность жидкости при атмосферном давлении;
утечками в условиях отрицательного перекрытия ( ). Расход утечки рассчитывается с помощью типичного уравнения ламинарного течения для кольцевых отверстий с эксцентриситетом:

где
- — абсолютная средняя вязкость жидкости;
- — диаметральный зазор, значение параметра Clearance on diameter; следует учитывать, что для диаметральных зазоров более 60 мкм утечки должны быть завышены;
- — относительный эксцентриситет, значение параметра Eccentricity ratio, который определяется как отношение эксцентриситета и половины диаметрального зазора:
  
  Значение относительного эксцентриситета должно быть от 0 до 1.
- и показаны на рисунке.
  
  Рассматриваемая длина утечки ограничена расстоянием между краями золотника .

Вклад в расход, обусловленный движением золотника, рассчитывается как

где — скорость движения золотника.

Сила в порту RB рассчитывается как

где

— сила на порту RA;
— сила давления на порту B, действующая на площадь горловины;
— сила вязкого трения.

Если флажок Moving body снят, то сила вязкого трения определяется как

Если флажок Moving body установлен, то сила вязкого трения определяется как

В этих уравнениях:

— длина вязкого трения:

В случае утечки эта длина ограничена расстоянием между краями золотника ;
— отношение площадей вязкого трения, уменьшающее задействованную площадь золотника за счет вычитания площади фаски:

где
- — текущая площадь золотника:
- — текущая площадь фаски для :

Если установлен флажок Moving body и движение корпуса моделируется, то сила в порту CB рассчитывается с учетом силы в порту CA:

где — сила вязкого трения на корпус, которая определяется только для утечки (отрицательное перекрытие) и рассчитывается как

Порты

Ненаправленные

# A — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость

Details

Порт изотермической жидкости, соответствующий входному или выходному отверстию.

Имя для программного использования

port_a

# B — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость

Details

Порт изотермической жидкости, соответствующий входному или выходному отверстию.

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

Основные

# 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

Parameters

# Moving body — подвижный корпус

Details

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

# Couette effect — эффект Куэтта

Details

Установка этого флажка означает учет эффекта Куэтта, то есть вклад течения Куэтта в силу внутреннего трения.

Значение по умолчанию	`true (включено)`
Имя для программного использования	`couette_effect`
Вычисляемый	Нет

# Number of bevels — количество фасок

Details

Количество фасок по кромке золотника.

Значение по умолчанию	`2`
Имя для программного использования	`bevel_count`
Вычисляемый	Да

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

Details

Диаметр золотника должен быть больше диаметра штока.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`10.0 mm`
Имя для программного использования	`spool_diameter`
Вычисляемый	Да

# Rod diameter — 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`
Вычисляемый	Да

# Bevel length — длина фаски
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Длина фаски не может быть больше расстояния между краями золотника .

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`4.0 mm`
Имя для программного использования	`bevel_length`
Вычисляемый	Да

# Bevel depth — глубина фаски
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Глубина фаски ограничена диаметрами золотника и штока.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`2.0 mm`
Имя для программного использования	`bevel_depth`
Вычисляемый	Да

# Chamber length at zero displacement — длина камеры при нулевом смещении
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Длина камеры при нулевом смещении (в пределах вычисленного объема камеры).

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

Underlap Definition

# Underlap corresponding to zero displacement — перекрытие, соответствующее нулевому смещению
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Перекрытие, соответствующее нулевому смещению.

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

# Underlap corresponding to maximum area — перекрытие, соответствующее максимальной площади
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Перекрытие, соответствующее максимальной площади отверстия.

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

Leakages on the Spool

# Clearance on diameter — диаметральный зазор
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Зазор по диаметру между золотником и корпусом. Следует учитывать, что для диаметральных зазоров более 60 мкм утечки должны быть завышены.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`0.003 mm`
Имя для программного использования	`clearance`
Вычисляемый	Да

# Eccentricity ratio — относительный эксцентриситет

Details

Относительный эксцентриситет от 0 до 1.

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

# Edge-to-edge distance — расстояние от края до края
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Расстояние от края до края , которым ограничена длина утечки.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`10.0 mm`
Имя для программного использования	`spool_length`
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