Игольчатый клапан (ИЖ)

Игольчатый клапан в сети изотермической жидкости.

Тип: EngeeFluids.IsothermalLiquid.Valves.FlowControl.Needle

Путь в библиотеке:

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

Описание

Блок Игольчатый клапан (ИЖ) моделирует уменьшение расхода с помощью игольчатого клапана. Клапан состоит из конической иглы и круглого седла с острыми кромками. Игольчатый клапан открывается или закрывается в соответствии с сигналом перемещения в порту S. Положительный сигнал означает втягивание иглы и открытие клапана.

Площадь открытия

Схема игольчатого клапана представлена на рисунке.

needle valve il 1 ru

needle valve il 2 ru

Площадь отверстия клапана рассчитывается следующим образом:

где

— расстояние по вертикали между внешним краем иглы и седлом, как показано на схеме выше;
— угол раскрытия конического седла, который всегда соответствует значению параметра Угол конуса иглы;
— значение параметра Диаметр отверстия седла;
— значение параметра Площадь утечки.

Площадь отверстия ограничена максимальным смещением :

При любом смещении иглы, превышающем , значение — это сумма максимальной площади отверстия и значения параметра Площадь утечки:

Для любой комбинации значения на входе S и смещения иглы, которое меньше 0, минимальная площадь клапана равна Площадь утечки.

Если параметр Коэффициент сглаживания не равен нулю, то обеспечивается плавное изменение значения смещения между 0 и .

Уравнение сохранения массы

Уравнение сохранения массы:

Массовый расход через клапан рассчитывается как:

где

— коэффициент расхода, значение параметра Коэффициент расхода;
— площадь открытия клапана;
— значение параметра Площадь поперечного сечения отверстий портов A и B;
— средняя плотность жидкости;
— разница давлений в клапане .

Критический перепад давления, — перепад давления, определяемый из значения критического числа Рейнольдса , задаваемого параметром Критическое число Рейнольдса, которое является точкой перехода режима между ламинарным и турбулентным течением:

Потеря давления позволяет учесть снижение давления в клапане из-за уменьшения его площади и рассчитывается как:

Восстановление давления описывает положительное изменение давления в клапане из-за увеличения площади. Чтобы не учитывать восстановление давления, снимите флажок Восстановление давления. В этом случае потеря давления .

Порты

Вход

# S — cмещение иглы, м
скаляр

Details

Перемещение управляющего элемента в м, заданное в виде скаляра. Положительное значение втягивает иглу и открывает клапан.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Ненаправленные

# B — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость

Details

Отверстие для входа или выхода жидкости.

Имя для программного использования

port_b

# A — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость

Details

Отверстие для входа или выхода жидкости.

Имя для программного использования

port_a

Параметры

# Угол конуса иглы — угол раскрытия конической иглы
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

Угол раскрытия конической иглы клапана.

См. Схема игольчатого клапана.

Единицы измерения	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
Значение по умолчанию	`90 deg`
Имя для программного использования	`cone_angle`
Вычисляемый	Да

# Площадь поперечного сечения отверстий портов A и 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 входе и выходе портов 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

# Критическое число Рейнольдса — верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока

Details

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока через клапан.

Значение по умолчанию	`150`
Имя для программного использования	`Re_critical`
Вычисляемый	Да

# Диаметр отверстия седла — диаметр седла
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Диаметр отверстия седла.

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

# Площадь утечки — 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 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

# Коэффициент сглаживания — 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.

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

# Восстановление давления — учет повышения давления при расширении области

Details

Определяет, будет ли учитываться 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

# Положение иглы в седле — смещение иглы
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Смещение иглы при закрытом клапане. Положительное значение, отличное от нуля, указывает на частично открытый клапан. Отрицательное значение, отличное от нуля, указывает на перекрытый клапан, который остается закрытым при первоначальном перемещении, заданном скаляром на входе S.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`0 m`
Имя для программного использования	`min_control_displacement`
Вычисляемый	Да

# Коэффициент расхода — 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