Задвижка (Г)

В настоящем клапане затвор соединяется зубчатым механизмом с рукояткой. Когда рукоятка поворачивается из полностью закрытого положения, затвор поднимается из отверстия и постепенно открывает клапан до максимума. Жесткие упоры не дают диску выйти за пределы минимального и максимального положения.

Блок фиксирует движение диска, но не детали его механики. Движение задается в виде нормированного смещения в порту L. Входное значение на порту L представляет собой отношение мгновенного смещения к его значению в полностью открытом клапане.

Этот блок моделирует перемещение затвора, но не динамику открытия или закрытия клапана. Сигнал в порту L задает нормированное смещение затвора, . Значение — это нормированное значение смещения между 0 и 1, которые означают полностью закрытый и полностью открытый клапан соответственно. Если вычисление возвращает число, выходящее за пределы этого диапазона, то это число устанавливается равным ближайшей границе.

Численное сглаживание

Когда параметр Smoothing factor имеет ненулевое значение, блок применяет численное сглаживание к нормированному смещению затвора . Включение сглаживания помогает поддерживать численную устойчивость симуляции.

Площадь открытия клапана — это площадь отверстия, отрегулированная мгновенным перекрытием затвора:

где

На рисунке показан вид спереди клапана в максимально закрытом ( ), частично открытом ( ) и полностью открытом состоянии ( ). На рисунке также показаны параметры и переменные для расчета площади открытия.

Поведение блока зависит от параметра Параметризация клапана:

Блок масштабирует заданную пропускную способность по степени открытия клапана. При увеличении степени открытия клапана от 0 до 1 показатель пропускной способности увеличивается от заданного минимума до заданного максимума.

Параметр Параметризация клапана определяет, какие уравнения будут использованы для вычисления расхода. Если для параметра Параметризация клапана установлено значение Коэффициент расхода Cv, то массовый расход будет определяться как

где

Коэффициент расширения определяется как

где

Когда отношение давлений превышает значение параметра Коэффициент давления ламинарного потока, , происходит плавный переход к использованию линеаризованного уравнения:

где

Когда отношение давлений падает ниже , поток становится критическим, и используется уравнение

Если для параметра Параметризация клапана установлено значение Коэффициент расхода Kv, то блок использует те же уравнения, но заменяет на с помощью отношения . Более подробная информация об уравнениях массового расхода, когда для параметра Параметризация клапана установлено значение Коэффициент расхода Kv или Коэффициент расхода Cv, приведена в [2] и [3].

Если для параметра Параметризация клапана установлено значение Акустическая проводимость, то массовый расход определяется как

где

Когда отношение давлений превышает значение параметра Коэффициент давления ламинарного потока, , происходит плавный переход к использованию линеаризованного уравнения:

Когда отношение давлений опускается ниже критического отношения давлений , поток становится критическим, и используется уравнение

Более подробная информация об уравнениях массового расхода, когда для параметра Параметризация клапана установлено значение Акустическая проводимость, приведена в [1].

Если для параметра Параметризация клапана установлено значение Площадь проходного сечения, рассчитанная на основе геометрии, то массовый расход определяется как

где

Когда отношение давлений превышает значение параметра Коэффициент давления ламинарного потока, , происходит плавный переход к использованию линеаризованного уравнения:

Когда отношение давлений падает ниже , поток становится критическим, и используется уравнение

Более подробная информация об уравнениях массового расхода, когда для параметра Параметризация клапана установлено значение Площадь проходного сечения, рассчитанная на основе геометрии, приведена в [4].

Предполагается, что объем и масса газа внутри клапана очень малы, и эти значения не учитываются, поэтому в клапане не может накапливаться газ. Согласно принципу сохранения массы, массовый расход газа, поступающей через один порт, равен расходу газа, выходящей через другой порт:

где и — массовый расход в порту A и B соответственно.

Клапан является адиабатическим компонентом. Между газом и стенкой клапана не происходит теплообмена. При прохождении газа через клапан над ним не совершается никакой работы. При этих допущениях энергия может поступать в клапан и выходить из него только за счет конвекции через порты A и B. Согласно принципу сохранения энергии, сумма потоков энергии через порты всегда равна нулю:

где и — поток энергии, поступающий в клапан через порты A и B соответственно.