Solenoid Valve (IL)

Электромагнитный клапан в сети изотермической жидкости.

Тип: EngeeFluids.IsothermalLiquid.Valves.DirectionalControl.Solenoid

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Valves & Orifices/Directional Control Valves/Solenoid Valve (IL)

Описание

Блок Solenoid Valve (IL) моделирует поток через электромагнитный клапан в сети изотермической жидкости. Клапан состоит из двухлинейного регулирующего клапана с электромагнитным приводом. Сигнал на порту S управляет электромагнитом. Когда сигнал на порту S превышает значение 0.5, электромагнит включается и клапан открывается. Когда сигнал на порту S падает ниже 0.5, электромагнит выключается и клапан закрывается.

Электромагнитные клапаны состоят из корпуса клапана с подпружиненным плунжером, который управляется электромагнитом. Когда электромагнит включен, магнитная сила поднимает золотник, позволяя жидкости течь. Когда электромагнит выключен, пружина толкает плунжер обратно на место, останавливая поток. Блок не моделирует механику электромагнита в явном виде, а характеризует открытие и закрытие клапана с помощью времени переключения открытия и закрытия.

Массовый расход

Массовый расход через клапан рассчитывается следующим образом:

где

— площадь поперечного сечения клапана;
— значение параметра Cross-sectional area at ports A and B;
— коэффициент расхода, значение параметра Discharge coefficient;
— средняя плотность жидкости;
— разница давлений в клапане;
— критический перепад давления:

где — значение параметра Critical Reynolds number, а — динамическая вязкость жидкости.

Динамика открытия

В блоке предполагается, что электромагнит ведет себя как последовательная цепь резистор-индуктор:

где

— напряжение на электромагнитном индукторе;
— сопротивление электромагнитного индуктора;
— индуктивность электромагнита;
— ток через электромагнитный индуктор.

Электромагнит генерирует силу, пропорциональную квадрату тока , где — константа пропорциональности. Выражение для площади поперечного сечения клапана зависит от значения параметра Solenoid control.

Клапан, управляемый скалярным сигналом

Если для параметра Solenoid control установлено значение Signal, то блок рассчитывает площадь открытия на основе скалярного сигнала, поступающего на порт S. Когда клапан открывается:

Когда клапан закрывается:

где

— значение параметра Maximum opening area;
— значение параметра Leakage area;
— время включения или выключения электромагнита;
— площадь клапана в момент включения или выключения электромагнита;
, где — значение параметра Opening switching time.
, где — значение параметра Closing switching time.

Клапан, управляемый электрическим сигналом

Если для параметра Solenoid control установлено значение Electrical, то блок рассчитывает площадь открытия на основе электрической сети, подключенной к электромагнитному клапану через порты + и −.

Площадь открытия составляет

где

— положение плунжера;
— значение параметра Plunger distance of travel.

Блок моделирует движение плунжера в соответствии с уравнением баланса сил

где

— масса движущихся частей электромагнитного клапана;
— усилие, прилагаемое пружиной для закрытия клапана, когда электромагнит выключен;
— сила жесткого упора, которая не позволяет плунжеру выйти за пределы полностью открытого и полностью закрытого положений. Блок рассчитывает силу жесткого упора с помощью диаграмм режимов;
— сила, создаваемая электромагнитом:

Блок использует решение уравнения баланса сил для расчета , и при значениях параметров Rated voltage, Nominal current, Opening switching time и Closing switching time. Затем блок использует значения для , и для решения задачи о положении плунжера в любой момент времени.

Время переключения

Блок характеризует электромагнитный клапан, используя время открытия и закрытия, заданные параметрами Opening switching time и Closing switching time соответственно. Параметр Opening switching time — это время от включения электромагнита до увеличения расхода до уровня, составляющего 90% диапазона до максимума.

solenoid valve il 1 ru

Параметр Closing switching time — это время от выключения электромагнита до падения расхода до уровня, составляющего 10% диапазона до минимального значения.

solenoid valve il 2 ru

Допущения и ограничения

Максимальная сила электромагнита равна силе, создаваемой пружиной.
Демпфирование внутри электромагнита и силы давления потока пренебрежимо малы.
Золотник сбалансирован.
Длина хода электромагнита достаточно мала, чтобы блок считал индуктивность линейной.

Порты

Ненаправленные

# A — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость

Details

Порт входа или выхода жидкости.

Имя для программного использования

port_a

# B — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость

Details

Порт входа или выхода жидкости.

Имя для программного использования

port_b

# + — положительная клемма
электричество

Details

Ненаправленный порт, связанный с положительной клеммой управления клапаном.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Solenoid control значение Electrical.

Имя для программного использования

p

# – — отрицательная клемма
электричество

Details

Ненаправленный порт, связанный с отрицательной клеммой управления клапаном.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Solenoid control значение Electrical.

Имя для программного использования

n

Вход

# S — сигнал управления клапаном, безразмерный
скаляр

Details

Сигнал, управляющий клапаном. Когда сигнал на порту S выше 0.5, электромагнит включается и клапан открывается. Когда сигнал на порту S падает ниже 0.5, электромагнит выключается и клапан закрывается.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Solenoid control значение Signal.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Parameters

# Solenoid control — метод управления клапаном
Signal | Electrical

Details

Выберите метод, который блок использует для управления клапаном. Если вы выберете Signal, то блок использует скалярный сигнал S для управления клапаном. Если вы выберете Electrical, то блок использует электрические порты + и − и моделирует электрический отклик.

Значения	`Signal` \| `Electrical`
Значение по умолчанию	`Signal`
Имя для программного использования	`control_type`
Вычисляемый	Нет

# Valve initial position — начальное положение клапана
Open | Closed

Details

Выберите начальное положение клапана — открыт или закрыт.

Значения	`Open` \| `Closed`
Значение по умолчанию	`Closed`
Имя для программного использования	`initial_position`
Вычисляемый	Нет

# Opening switching time — время увеличения расхода при открытии
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Время от включения электромагнита до увеличения расхода до уровня, составляющего 90% диапазона до максимума.

Если для параметра Solenoid control установлено значение Electrical, то рассчитайте этот параметр по значению параметра Rated voltage, используя ступенчатый входной сигнал.

Единицы измерения	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
Значение по умолчанию	`0.05 s`
Имя для программного использования	`t_open_switch`
Вычисляемый	Да

# Closing switching time — время падения расхода при закрытии
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Время от выключения электромагнита до падения расхода до уровня, составляющего 10% диапазона до минимального значения.

Единицы измерения	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
Значение по умолчанию	`0.1 s`
Имя для программного использования	`t_close_switch`
Вычисляемый	Да

# Maximum opening area — площадь полностью открытого клапана
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь поперечного сечения клапана в полностью открытом положении.

Единицы измерения	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
Значение по умолчанию	`0.0001 m^2`
Имя для программного использования	`max_area`
Вычисляемый	Да

# Leakage area — площадь утечки через клапан в полностью закрытом положении
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

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` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
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 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

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

Единицы измерения	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
Значение по умолчанию	`Inf 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

# Pressure recovery — учитывать ли повышение давления при расширении области

Details

Учитывать ли 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	Нет

# Rated voltage — номинальное напряжение электромагнита
V | uV | mV | kV | MV

Details

Номинальное напряжение электромагнита. Рассчитайте значения параметров Opening switching time и Closing switching time при этом напряжении, используя ступенчатый входной сигнал.

Зависимости