Тарельчатый клапан (ИЖ)

Тарельчатый клапан в сети изотермической жидкости.

Тип: EngeeFluids.IsothermalLiquid.Valves.FlowControl.Poppet

Путь в библиотеке:

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

Описание

Блок Тарельчатый клапан (ИЖ) представляет собой клапан регулирования расхода в сети изотермической жидкости. Тарелка может быть цилиндрической или шаровой. Седло может иметь острые кромки или быть коническим. Тарельчатый клапан открывается или закрывается в соответствии с сигналом перемещения в порту S. Положительный сигнал означает втягивание тарелки и открытие клапана.

Схема тарельчатого клапана представлена на рисунке.

poppet valve il 1 ru

poppet valve il 2 ru

Площадь открытия для цилиндрической тарелки

Площадь отверстия клапана рассчитывается следующим образом:

где

— расстояние по вертикали между внешним краем цилиндрической тарелки и седлом, как показано на схеме выше;
— значение параметра Угол конуса седла;
— значение параметра Диаметр стержня;
— значение параметра Площадь утечки.

Площадь отверстия ограничена максимальным смещением :

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

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

Площадь открытия для шаровой тарелки

Седло с острыми кромками

Площадь отверстия клапана рассчитывается следующим образом:

где

— расстояние по вертикали между внешним краем шара и седлом;
— радиус седла, значение параметра Диаметр отверстия седла;
— радиус шара Диаметр шара;
— геометрический параметр: ;
— значение параметра Площадь утечки.

Площадь отверстия ограничена максимальным смещением :

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

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

Коническое седло

Площадь отверстия клапана рассчитывается следующим образом:

где

— расстояние по вертикали между внешним краем шара и седлом;
— значение параметра Угол конуса седла;
— геометрический параметр: где — радиус шара;
— значение параметра Площадь утечки.

Площадь отверстия ограничена максимальным смещением :

Численное сглаживание смещения

Блок вычисляет смещение тарелки следующим образом:

где

— входной скаляр на порту S;
— значение параметра Положение тарелки в седле;
— максимальное смещение.

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

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 штока, м
скаляр

Details

Перемещение управляющего элемента в м, заданное в виде скаляра.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

# Геометрия тарелки — тип формы тарелки
Цилиндрический стержень | Шарообразная

Details

Тип формы тарелки. Вы можете выбрать либо цилиндрический, либо шарообразный элемент управления.

Значения	`Cylindrical stem` \| `Round ball`
Значение по умолчанию	`Cylindrical stem`
Имя для программного использования	`geometry`
Вычисляемый	Да

# Диаметр стержня — диаметр цилиндрического штока
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Диаметр цилиндрического штока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Геометрия тарелки значение Цилиндрический стержень.

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

# Угол конуса седла — угол раскрытия конического седла
deg | rad | rev | mrad

Details

Угол раскрытия конического седла.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Геометрия тарелки значение Цилиндрический стержень или установите для параметра Геометрия тарелки значение Шарообразная, а для параметра Геометрия седла значение Коническое.

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

# Положение тарелки в седле — смещение управляющего элемента
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Смещение тарелки 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

# Площадь утечки — 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

# Площадь поперечного сечения отверстий портов A и 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	`Inf m^2`
Имя для программного использования	`port_area`
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

# Критическое число Рейнольдса — 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

# 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	Да

# Геометрия седла — геометрия седла клапана
С острыми краями | Коническое

Details

Геометрия седла клапана. Блок использует этот параметр для расчета открытой площади между тарелкой и седлом.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Геометрия тарелки значение Шарообразная.

Значения	`Sharp-edged` \| `Conical`
Значение по умолчанию	`Sharp-edged`
Имя для программного использования	`seat_type`
Вычисляемый	Да

# Диаметр шара — диаметр шарового элемента управления
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Диаметр шарового элемента управления.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Геометрия тарелки значение Шарообразная.

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

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

Details

Диаметр седла.

Зависимости

Единицы измерения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`0.007 m`
Имя для программного использования	`orifice_diameter`
Вычисляемый	Да