Cartridge Valve Insert (IL)

Патронный клапан управления потоком в сети изотермической жидкости.

Тип: EngeeFluids.IsothermalLiquid.Valves.FlowControl.CartridgeInsert

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Valves & Orifices/Flow Control Valves/Cartridge Valve Insert (IL)

Описание

Блок Cartridge Valve Insert (IL) моделирует патронный клапан управления потоком в сети изотермической жидкости. Седло клапана может быть коническим или может быть задано пользователем с помощью аналитической или табличной параметризации. Клапан открывается, когда суммарное давление на портах A и B превышает значение параметра Spring preload force и давление на порту X.

Геометрию седла блока можно задать как коническую или пользовательскую. Выбранная геометрия седла определяет подкомпоненты, из которых состоит блок. В обеих конфигурациях параметр Port A poppet to port X pilot area ratio задает соотношение сил в базовом блоке Привод патронного клапана (ИЖ).

Используйте блок Cartridge Valve Insert (IL), если требуется управление потоком с помощью линии управляющего давления. Для этого воспользуйтесь блоками 3-линейный регулятор расхода с компенсацией давления (ИЖ) или Регулятор расхода с компенсацией давления (ИЖ) для управления потоком за счет перепада давления или блоком Тарельчатый клапан (ИЖ) для управления открытием клапана внешним сигналом.

Коническое седло клапана

Патронный клапан с коническим седлом представляет собой компонент из двух блоков:

Схема патронного клапана с коническим седлом

cartridge valve insert il 1

Седло клапана, заданное пользователем

Патронный клапан с пользовательским седлом представляет собой компонент из двух блоков:

Схема патронного клапана с пользовательским седлом

cartridge valve insert il 2

В пользовательской конфигурации вы можете задать параметры открытия клапана аналитически или с помощью набора данных.

Аналитическая параметризация

Если для параметра Orifice parameterization установлено значение Linear - Area vs. control member position, то площадь открытия клапана линейно пропорциональна положению управляющего элемента. Как только давление на порту A или B превысит значение Spring preload force, клапан открывается до достижения значения Maximum orifice area. Когда клапан полностью закрыт, небольшая площадь Leakage area остается открытой для потока для сохранения численной непрерывности.

Табличная параметризация

Если для параметра Orifice parameterization установлено значение Tabulated data - Area vs. control member position, то площадь открытия клапана можно задать в виде таблицы в зависимости от положения управляющего элемента. Блок выполняет запросы между точками данных с помощью линейной интерполяции и использует линейную экстраполяцию для точек, выходящих за границы таблицы.

Если для параметра Orifice parameterization установлено значение Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop, то объемный расход через клапан можно задать в виде таблицы в зависимости от положения управляющего элемента и перепада давления на клапане. Блок выполняет запросы между точками данных с помощью линейной интерполяции и использует линейную экстраполяцию для точек, выходящих за границы таблицы. Объемный расход пересчитывается в массовый путем умножения на плотность жидкости.

Динамика открытия

Если моделируется динамика открытия, то в реакцию потока на смоделированное управляющее давление вносится запаздывание. Давление становится динамическим управляющим давлением , в противном случае — это давление в установившемся режиме. Мгновенное изменение динамического управляющего давления рассчитывается на основе постоянной времени Valve opening time constant :

Численное сглаживание силы и открытия

Когда привод почти полностью выдвинут или втянут, а для параметра Orifice parameterization установлено значение Linear - Area vs. control member position, можно сохранить численную устойчивость в моделировании, настроив параметр Smoothing factor. Функция сглаживания применяется к силе привода и открытию или площади отверстия, но влияет на моделирование в основном на крайних значениях этих диапазонов.

Нормированная сила представляет собой

где

— сила в порту A;
— сила на порту B;
— значение параметра Spring preload force;
— сила на порту X.

Когда для параметра Valve seat specification установлено значение Conical, блок обеспечивает плавное изменение значения смещения управляющего элемента между 0 и максимальным значением смещения. Когда для параметра Valve seat specification установлено значение Custom, блок обеспечивает плавное изменение площади открытия между значением параметра Leakage area и значением параметра Maximum orifice area.

Порты

Ненаправленные

# A — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость

Details

Отверстие для входа или выхода жидкости.

Имя для программного использования

port_a

# B — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость

Details

Отверстие для входа или выхода жидкости.

Имя для программного использования

port_b

# X — порт давления
изотермическая жидкость

Details

Порт управляющего давления. Массовый расход через порт X отсутствует.

Имя для программного использования

port_x

Параметры

Parameters

# Valve seat specification — геометрия седла клапана
Conical | Custom

Details

Геометрия седла клапана. Этот параметр используется для расчета открытой площади между управляющим элементом и седлом.

Значения	`Conical` \| `Custom`
Значение по умолчанию	`Conical`
Имя для программного использования	`seat_type`
Вычисляемый	Нет

# Poppet diameter — диаметр управляющего элемента
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Диаметр управляющего элемента клапана.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Valve seat specification значение Conical.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`0.01 m`
Имя для программного использования	`poppet_diameter`
Вычисляемый	Да

# Seat cone angle — угол раскрытия конического седла
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

Угол раскрытия конического седла.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Valve seat specification значение Conical.

Единицы измерения	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
Значение по умолчанию	`120.0 deg`
Имя для программного использования	`cone_angle`
Вычисляемый	Да

# Port A poppet area — площадь поперечного сечения порта A
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь поперечного сечения порта A.

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	`port_a_area`
Вычисляемый	Да

# Port A poppet to port X pilot area ratio — отношение площади входного порта к площади управляющего порта

Details

Отношение площади входного порта A, к площади управляющего порта X. Это значение используется для расчета силы на порту X. Отношение должно быть меньше или равно 1.

Значение по умолчанию	`0.5`
Имя для программного использования	`port_area_ratio_a_x`
Вычисляемый	Да

# Spring preload force — усилие пружины в нейтральном положении клапана
N | nN | uN | mN | kN | MN | GN | dyn | lbf | kgf

Details

Усилие пружины в клапане из-за предварительной нагрузки пружины. Этот параметр представляет собой пороговое значение, которое при добавлении к управляющему давлению в порту X уравновешивает открытие клапана за счет давлений в портах A и B.

Единицы измерения	`N` \| `nN` \| `uN` \| `mN` \| `kN` \| `MN` \| `GN` \| `dyn` \| `lbf` \| `kgf`
Значение по умолчанию	`25.0 N`
Имя для программного использования	`F_preload`
Вычисляемый	Да

# Spring stiffness — константа жесткости
N/m | mN/m | kN/m | MN/m | GN/m | kgf/m | lbf/ft | lbf/in

Details

Константа жесткости пружины.

Единицы измерения	`N/m` \| `mN/m` \| `kN/m` \| `MN/m` \| `GN/m` \| `kgf/m` \| `lbf/ft` \| `lbf/in`
Значение по умолчанию	`15000.0 N/m`
Имя для программного использования	`k`
Вычисляемый	Да

# Leakage area — площадь зазора 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 численной стабильности, поддерживая непрерывность потока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите:

для параметра Valve seat specification значение Conical;
для параметра Valve seat specification значение Custom, а для параметра Orifice parameterization значение Linear - Area vs. control member position.

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

# Discharge coefficient — коэффициент расхода

Details

Поправочный коэффициент — отношение фактического массового расхода к теоретическому массовому расходу через отверстие.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите:

для параметра Valve seat specification значение Conical;
для параметра Valve seat specification значение Custom, а для параметра Orifice parameterization значение Linear - Area vs. control member position или Tabulated data - Area vs. control member position.

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.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите:

для параметра Valve seat specification значение Conical;
для параметра Valve seat specification значение Custom, а для параметра Orifice parameterization значение Linear - Area vs. control member position или Tabulated data - Area vs. control member position.

Значение по умолчанию	`150.0`
Имя для программного использования	`Re_critical`
Вычисляемый	Да

# Smoothing factor — числовой коэффициент сглаживания

Details

Коэффициент непрерывного сглаживания, который обеспечивает плавность открытия за счет поправки в характеристике клапана в почти открытом и почти закрытом положениях. Установите ненулевое значение меньше единицы, чтобы повысить стабильность моделирования в этих режимах.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите:

для параметра Valve seat specification значение Conical;
для параметра Valve seat specification значение Custom, а для параметра Orifice parameterization значение Linear - Area vs. control member position.

Значение по умолчанию	`0.01`
Имя для программного использования	`smoothing_factor`
Вычисляемый	Да

# Valve opening time constant — постоянная времени клапана
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Константа, определяющая время, необходимое для достижения жидкостью устойчивого состояния при переходе из одного положения в другое. Этот параметр влияет на моделируемую динамику открытия.

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

# Orifice parameterization — метод расчета площади отверстия
Linear - Area vs. control member position | Tabulated data - Area vs. control member position | Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop

Details

Метод расчета площади отверстия при моделировании:

Linear - Area vs. control member position — площадь определяется линейной зависимостью от положения управляющего элемента по отношению к полностью открытому или полностью закрытому клапану.
Tabulated data - Area vs. control member position — площадь отверстия интерполируется из предоставленных пользователем значений параметров Poppet position vector и Orifice area vector на основе текущего положения управляющего элемента.
Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop — объемный расход напрямую интерполируется из предоставленных пользователем значений параметров Poppet position vector, s, Pressure drop vector, dp и Volumetric flow rate table, q(s,dp) на основе текущего положения управляющего элемента.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Valve seat specification значение Custom.

Значения	`Linear - Area vs. control member position` \| `Tabulated data - Area vs. control member position` \| `Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop`
Значение по умолчанию	`Linear - Area vs. control member position`
Имя для программного использования	`orifice_parameterization`
Вычисляемый	Нет

# Poppet stroke — ход патронного клапана
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Максимальное возможное перемещение патронного клапана.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Valve seat specification значение Custom, а для параметра Orifice parameterization значение Linear - Area vs. control member position.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`0.005 m`
Имя для программного использования	`stroke`
Вычисляемый	Да

# Maximum orifice area — максимальная площадь открытия отверстия
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь поперечного сечения отверстия в полностью открытом положении. Этот параметр используется в качестве верхнего предела для расчетов площади и давления во время симуляции.

Зависимости

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

# Poppet position vector — вектор положений управляющего элемента
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Вектор положений управляющего элемента для табличной параметризации области открытия отверстия. Элементы вектора должны соответствовать элементам параметра Orifice area vector. Элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Valve seat specification значение Custom, а для параметра Orifice parameterization значение Tabulated data - Area vs. control member position.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`[0.0, 0.002, 0.004, 0.007, 0.017] m`
Имя для программного использования	`control_displacement_vector_1D`
Вычисляемый	Да

# Orifice area vector — вектор значений площади открытия отверстия
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Вектор значений площади отверстия для табличной параметризации площади отверстия. Значения в этом векторе соответствуют элементам в Poppet position vector. Элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

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-9, 2.0352e-7, 4.0736e-5, 0.00011438, 0.00034356] m^2`
Имя для программного использования	`orifice_area_vector_1D`
Вычисляемый	Да

# Poppet position vector, s — вектор положения управляющего элемента
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Вектор положений управляющих элементов для табличной параметризации объемного расхода. Вектор положения управляющих элементов соответствует вектору перепада давления Pressure drop vector, dp и таблице значений объемного расхода Volumetric flow rate table, q(s,dp). Положительное смещение соответствует открытию клапана. Значения перечислены в порядке возрастания, и первый элемент должен быть равен 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`[0.0, 0.002, 0.004, 0.007, 0.017] m`
Имя для программного использования	`control_displacement_vector_2D`
Вычисляемый	Да

# Pressure drop vector, dp — вектор значений перепада давления
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Details

Вектор значений перепада давления для табличной параметризации объемного расхода. Вектор перепада давления соответствует вектору перепада давления Poppet position vector, s и таблице значений объемного расхода Volumetric flow rate table, q(s,dp). Значения перечислены в порядке возрастания, и первый элемент должен быть равен 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Единицы измерения	`Pa` \| `uPa` \| `hPa` \| `kPa` \| `MPa` \| `GPa` \| `kgf/m^2` \| `kgf/cm^2` \| `kgf/mm^2` \| `mbar` \| `bar` \| `kbar` \| `atm` \| `ksi` \| `psi` \| `mmHg` \| `inHg`
Значение по умолчанию	`[0.3, 0.5, 0.7] MPa`
Имя для программного использования	`delta_p_vector_2D`
Вычисляемый	Да

# Volumetric flow rate table, q(s,dp) — таблица значений объемного расхода
m^3/s | mm^3/s | cm^3/s | m^3/hr | m^3/min | l/hr | l/min | l/s | gal/hr | gal/min | gal/s | ft^3/hr | ft^3/min | ft^3/s

Details

Матрица и объемных расходов, основанных на независимых значениях перепада давления и положения управляющего элемента. Значения и — размеры соответствующих векторов:

— количество элементов в векторе перепада давления Poppet position vector, s;
— количество элементов в векторе положения управляющего элемента Pressure drop vector, dp.

Зависимости

Единицы измерения	`m^3/s` \| `mm^3/s` \| `cm^3/s` \| `m^3/hr` \| `m^3/min` \| `l/hr` \| `l/min` \| `l/s` \| `gal/hr` \| `gal/min` \| `gal/s` \| `ft^3/hr` \| `ft^3/min` \| `ft^3/s`
Значение по умолчанию	`[1.7e-8 2.0e-8 2.5999999999999998e-8; 3.5e-6 4.5e-6 5.3e-6; 0.0007 0.0009000000000000001 0.0010600000000000002; 0.00196 0.0025 0.003; 0.006 0.0077 0.009130000000000001] m^3/s`
Имя для программного использования	`Vdot_matrix_2D`
Вычисляемый	Да