Needle Valve (IL)

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 Needle Valve (IL) 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 Needle cone angle;
— значение параметра Seat orifice diameter;
— значение параметра Leakage area.

Площадь отверстия ограничена максимальным смещением :

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

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

Если параметр Smoothing factor 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 Discharge coefficient;
— площадь открытия клапана;
— значение параметра Cross-sectional area at ports A and B;
— средняя плотность жидкости;
— разница давлений в клапане .

Критический перепад давления, — перепад давления, определяемый из значения критического числа Рейнольдса , задаваемого параметром Critical Reynolds number, 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 Pressure recovery. В этом случае потеря давления .

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

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

Параметры

Parameters

# Seat orifice diameter — диаметр седла
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Диаметр отверстия седла.

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

# Needle cone angle — угол раскрытия конической иглы
deg | rad | rev | mrad

Details

Угол раскрытия конической иглы клапана.

См. Схема игольчатого клапана.

Единицы измерения	`deg` \| `rad` \| `rev` \| `mrad`
Значение по умолчанию	`90.0 deg`
Имя для программного использования	`cone_angle`
Вычисляемый	Да

# Needle position when in the seat — смещение иглы
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

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

# Leakage area — площадь зазора в полностью закрытом положении
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

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

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` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`0.01 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

# 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.

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

# Pressure recovery — 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	Да