Документация Engee

Orifice (IL)

Отверстие постоянной или переменной площади в сети изотермической жидкости.

Variable Orifice (IL)
variable orifice (il)

Orifice (IL)
orifice (il)

Описание

Блок Orifice (IL) моделирует поток через локальное ограничение с постоянной или переменной площадью открытия. Для переменных отверстий управляющий элемент, подключенный к порту S, задает положение открытия. Площадь открытия изменяется линейно или с помощью таблицы поиска.

local restriction (il) 1 s

Уравнения блока определяют массовый расход через разность давлений между портами A и B:

ρρ

Это уравнение сохранения массы подразумевает увеличение скорости при уменьшении площади и уменьшение скорости, когда поток уходит в большую область. В соответствии с принципом Бернулли, это изменение скорости приводит к появлению области пониженного давления в отверстии и повышенного давления в зоне расширения. Результирующее повышение давления, называемое восстановлением давления, зависит от коэффициента разряжения отверстия и соотношения площадей отверстия и порта.

Постоянные отверстия

Для постоянных отверстий площадь отверстия, , не изменяется в ходе моделирования.

Использование для параметра Orifice type значения Constant

Блок вычисляет массовый расход как:

ρρ ,

где:

  • — коэффициент разряжения.

  • — мгновенная площадь открытого отверстия.

  • — площадь поперечного сечения портов A и B.

  • ρ — средняя плотность жидкости.

Потери давления и рассчитываются одинаково для постоянных и переменных отверстий.

Это приближение для и блока Local Restriction (IL) одинаковы.

Использование для параметра Orifice parameterization значения Tabulated data - volumetric flow rate vs. pressure drop

Объемный расход определяется на основе табличных значений перепада давления , которые вы можете предоставить. Если вы предоставите только неотрицательные значения для векторов объемного расхода и перепада давления, блок экстраполирует таблицу на отрицательные значения. Объемный расход интерполируется из этой расширенной таблицы.

Если параметры Volumetric flow rate vector и Pressure drop vector содержат как отрицательные, так и положительные значения, но не содержат 0, блок вставляет начало координат в векторы, чтобы гарантировать, что клапан не будет иметь ненулевой расход при перепаде давления, равном 0, что нефизично.

Переменные отверстия

Для переменных отверстий установка для параметра Opening orientation значения Positive control member displacement opens orifice открывает отверстие, когда сигнал на порту S положительный, а значения Negative control member displacement opens orifice открывает отверстие, когда сигнал на порту S отрицательный. Если в обоих случаях сигнал положительный открытие отверстия определяется величиной сигнала.

Использование для параметра Orifice parameterization значения Linear - Area vs. control member position

Площадь отверстия зависит от положения управляющего элемента и соотношения площади отверстия и максимального положения управляющего элемента:

ε

где:

  • — положение управляющего элемента при полностью закрытом отверстии.

  • — значение параметра Control member travel between closed and open orifice.

  • — значение параметра Maximum orifice area.

  • — значение параметра Leakage area.

  • ε — значение параметра Opening orientation.

Когда клапан находится в почти открытом или почти закрытом положении в линейной параметризации, вы можете поддерживать численную устойчивость моделирования, регулируя параметр Smoothing factor. Если параметр Smoothing factor не равен нулю, блок плавно насыщает площадь отверстия между и .

Объемный расход определяется по уравнению «давление-расход»:

ρ ,

где — значение параметра Cross-sectional area at ports A and B.

Использование для параметра Orifice parameterization значения Tabulated data - Area vs. control member position Parameterization

При использовании параметризации Tabulated data - Area vs. control member position площадь отверстия интерполируется из табличных значений площади отверстия и положения регулирующего элемента , которые вы можете предоставить. Как и при параметризации Linear - Area vs. control member position, объемный расход определяется по уравнению «давление-расход»:

ρ ,

где:

  • — это:

    • — последний элемент вектора Orifice area vector, если отверстие больше максимального заданного отверстия.

    • — первый элемент вектора Orifice area vector, если отверстие меньше минимального.

    • , если рассчитанная площадь находится между пределами Orifice area vector.

  • — функция положения управляющего элемента, поступающего на порт S. Блок выполняет запросы между точками данных с помощью линейной интерполяции и использует ближайшую экстраполяцию для точек, выходящих за границы таблицы.

Использование для параметра Orifice parameterization значения Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop

Параметризация The Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop интерполирует объемный расход непосредственно из таблицы объемного расхода, предоставленной пользователем, которая основана на положении управляющего элемента и перепаде давления через отверстие. Блок выполняет запросы между точками данных с помощью линейной интерполяции и использует линейную экстраполяцию для точек, выходящих за границы таблицы.

Эти данные могут включать отрицательные перепады давления и отрицательные значения открытия. Если в набор данных включен отрицательный перепад давления, объемный расход изменит направление. Однако для отрицательных значений открытия расход останется неизменным.

Если параметр Pressure drop vector, dp не содержит 0, а параметр Volumetric flow rate table, q(s,dp) – соответствующий столбец нулей, блок вставляет их, чтобы клапан не имел ненулевого расхода, когда перепад давления равен 0, что является нефизичным.

Потери давления

Потеря давления описывает снижение давления в клапане из-за уменьшения площади. Термин потери давления, , рассчитывается как:

Восстановление давления описывает положительное изменение давления в клапане из-за увеличения площади. Если вы не хотите фиксировать это увеличение давления, снимите флажок Pressure recovery. В этом случае будет равен 1.

Критическое давление

Критический перепад давления — это перепад давления, связанный с критическим числом Рейнольдса, , которое является точкой перехода между ламинарным и турбулентным течениями жидкости:

πρν

Порты

Вход

S — перемещение управляющего элемента
скаляр

Входной порт перемещения элемента управления, задающий открытие отверстия.

Ненаправленные

A — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость

Порт изотермической жидкости, соответствует входу или выходу отверстия. Этот блок не имеет внутренней направленности.

B — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость

Порт изотермической жидкости, соответствует входу или выходу отверстия. Этот блок не имеет внутренней направленности.

Параметры

Orifice type — тип отверстия
Variable (по умолчанию) | Constant

Тип отверстия, определяемый площадью отверстия. Если установлено значение Variable, площадь отверстия изменяется в зависимости от входного сигнала, поступающего на порт S.

Orifice parameterization — метод расчета площади отверстия
Orifice Area (по умолчанию) | Tabulated data − volumetric flow rate vs. pressure drop | 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

Метод расчета площади отверстия при моделировании.

Если для параметра Orifice type установлено значение Constant, существует два варианта параметризации:

  • Orifice Area. Назначенная площадь не изменяется в процессе моделирования.

  • Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure drop. Площадь остается постоянной, но объемный расход через отверстие может меняться. Это значение интерполируется непосредственно из значений параметров Volumetric flow rate vector и Pressure drop vector.

Если для Orifice type установлено значение Variable, существует три варианта параметризации:

  • Linear - Area vs. control member position. Площадь определяется линейной зависимостью от положения регулирующего элемента по отношению к полностью открытому или полностью закрытому отверстию. Положение задается изменяющимся сигналом на порту S.

  • Tabulated data - Area vs. control member position. Площадь отверстия интерполируется из Control member position vector и Orifice area vector на основе положения управляющего элемента, полученного через порт S.

  • Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop. Объемный расход напрямую интерполируется из предоставленных пользователем значений параметров Control member position vector, Pressure drop vector и Volumetric flow rate table на основе положения управляющего элемента, полученного через порт S, и перепада давления через порты A и B.

Orifice area — площадь отверстия
1e−3 м² (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь поперечного сечения отверстия.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Constant, а для Orifice parameterization — Orifice area.

Pressure drop vector — вектор значений перепада давления для табличной параметризации
[−4, −3, −2, −1, −.5, 0, .5, 1, 2, 3, 4] МПа (по умолчанию) | вектор

Вектор значений перепада давления для табличной параметризации объемного расхода. Значения в этом векторе соответствуют один к одному значениям в векторном параметре Pressure drop vector. Значения вектора перепада давления перечислены в порядке возрастания. Объемный расход интерполируется непосредственно из Volumetric flow rate vector, который зависит от параметра Pressure drop vector.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Constant, а для Orifice parameterization — Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure drop.

Volumetric flow rate vector — вектор значений объемного расхода
[−2.44, −2.12, −1.68, −1.22, −.84, 0, .85, 1.21, 1.7, 2.09, 2.41] .* 1e−3 м³/с (по умолчанию) | вектор 1 на n

Вектор значений объемного расхода для табличной параметризации объемного расхода. Значения в этом векторе соответствуют один к одному значениям в Pressure drop vector. Объемный расход интерполируется непосредственно из Volumetric flow rate vector, который зависит от параметра Pressure drop vector.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Constant, а для Orifice parameterization — Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure drop.

Control member position at closed orifice — смещение регулирующего элемента
0 м (по умолчанию) | скаляр

Начальное смещение регулирующего элемента при полностью закрытом переменном отверстии.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Variable.

Control member travel between closed and open orifice — максимальный ход регулирующего элемента
5e−3 м (по умолчанию) | положительный скаляр

Максимальное расстояние, которое проходит управляющий элемент между закрытым и открытым отверстиями. Отверстие полностью открыто при сумме положения управляющего элемента при закрытом отверстии и хода управляющего элемента между закрытым и открытым отверстиями.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Variable, а для Orifice parameterization — Linear - Area vs. control member position.

Maximum orifice area — максимальная площадь открытия отверстия
1e−4 м² (по умолчанию) | положительный скаляр

Максимальная площадь отверстия во время моделирования. При использовании Tabulated data - Area vs. control member position, максимальная площадь отверстия является последним элементом вектора Orifice area.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Variable, а для Orifice parameterization — Linear - Area vs. control member position.

Leakage area — площадь зазора между отверстиями в полностью закрытом положении
1e−10 м² (по умолчанию) | положительный скаляр

Сумма всех зазоров, когда клапан находится в полностью закрытом положении. Любая площадь, меньшая этого значения, поддерживается на уровне указанной площади утечки. Этот параметр способствует численной стабильности, поддерживая непрерывность потока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Variable, а для Orifice parameterization — Linear - Area vs. control member position.

Control member position vector — вектор положений управляющих элементов
[0, .002, .004, .007, .017] м (по умолчанию) | вектор 1 на n

Вектор положений управляющих элементов для табличной параметризации объемного расхода. Вектор положения управляющих элементов один к одному соответствует вектору перепада давления Orifice area vector. Значения перечислены в порядке возрастания, и первый элемент должен быть равен 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Variable, а для Orifice parameterization — Tabulated data - Area vs. control member position.

Orifice area vector — вектор значений площади открытия отверстия
[1e−09, 2.0352e−07, 4.0736e−05, .00011438, .00034356] м² (по умолчанию) | вектор 1 на n

Вектор значений площади отверстия для табличной параметризации площади отверстия. Значения в этом векторе соотносятся один к одному с элементами в Control member position vector. Если вектор увеличивается, то первый элемент этого вектора — площадь утечки отверстия, а последний элемент — максимальная площадь отверстия. Если вектор уменьшается, то первый элемент этого вектора — максимальная площадь отверстия, а последний элемент — площадь утечки. Площадь открытия отверстия интерполируется из вектора площади отверстия, который зависит от вектора Control member position vector.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Variable, а для Orifice parameterization — Tabulated data - Area vs. control member position.

Cross-sectional area at ports A and B — площадь на входе или выходе из отверстия
inf (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь поперечного сечения на входе и выходе отверстий A и B. Эта площадь используется в уравнении скорости потока давления, определяющем массовый расход через отверстие.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите:

  • Orifice type в значение Variable и Orifice parameterization в значение Linear - Area vs. control member position или Tabulated data - Area vs. control member position.

  • Orifice type в значение Constant и Orifice parameterization в значение Orifice area.

Opening orientation — направление движения элемента, открывающего отверстие
Positive control member displacement opens orifice (по умолчанию) | Negative control member displacement opens orifice

Направление перемещения элемента, открывающего переменное отверстие. Положительная ориентация означает, что положительный сигнал на S открывает отверстие. Отрицательное направление означает, что отрицательный сигнал на S открывает отверстие.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Variable.

Discharge coefficient — коэффициент разгрузки
0.64 (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне [0,1]

Поправочный коэффициент, учитывающий потери на разряжение в теоретических потоках.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите:

  • Orifice type в значение Variable и Orifice parameterization в значение Linear - Area vs. control member position или Tabulated data - Area vs. control member position.

  • Orifice type в значение Constant и Orifice parameterization в значение Orifice area.

Critical Reynolds number — верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока
150 (по умолчанию) | положительный скаляр

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока через отверстие.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите:

  • Orifice type в значение Variable и Orifice parameterization в значение Linear - Area vs. control member position или Tabulated data - Area vs. control member position.

  • Orifice type в значение Constant и Orifice parameterization в значение Orifice area.

Smoothing factor — числовой коэффициент сглаживания
0.01 (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне [0,1]

Непрерывный коэффициент сглаживания, который вносит слой постепенного изменения в реакцию потока, когда отверстие находится в почти открытом или почти закрытом положении. Установите ненулевое значение меньше единицы, чтобы повысить стабильность моделирования в этих режимах.

Pressure recovery — учитывать ли повышение давления при расширении области
выключено (по умолчанию) | включено

Учитывать ли повышение давления при перетекании жидкости из области с меньшей площадью поперечного сечения в область с большей площадью поперечного сечения.

Если снять флажок Pressure recovery, это увеличение давления не учитывается.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите:

  • Orifice type в значение Variable и Orifice parameterization в значение Linear - Area vs. control member position или Tabulated data - Area vs. control member position.

  • Orifice type в значение Constant и Orifice parameterization в значение Orifice area.

Control member position vector, s — вектор положения управляющего элемента
[0, .002, .004, .007, .017] м (по умолчанию) | вектор 1 на m

Вектор положений управляющих элементов для табличной параметризации объемного расхода. Вектор положения управляющих элементов один к одному соответствует вектору перепада давления Pressure drop vector, dp, для двухмерной зависимости таблицы 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

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Variable, а для Orifice parameterization — Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop.

Pressure drop vector — вектор значений перепада давления
[.3, .5, .7] МПа (по умолчанию) | вектор 1 на m

Вектор значений перепада давления для табличной параметризации объемного расхода. Вектор перепада давления один к одному соответствует вектору положения управляющего элемента Control member position vector, s для двухмерной зависимости таблицы объемного расхода Volumetric flow rate table, q(s,dp). Значения перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Variable, а для Orifice parameterization — Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop.

Volumetric flow rate table — массив значений объемного расхода
[1.7e−05, 2e−05, 2.6e−05; .0035, .0045, .0053; .7, .9, 1.06; 1.96, 2.5, 3; 6, 7.7, 9.13] .* 1e−3 м³/с (по умолчанию) | матрица m на n

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

  • m — количество элементов в векторе перепада давления Pressure drop vector, dp.

  • n — количество элементов в векторе положения управляющего элемента Control member position vector, s.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice type значение Variable, а для Orifice parameterization — Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop.