Блок Дросселирующее отверстие (ИЖ) моделирует поток через локальное ограничение с постоянной или переменной площадью открытия. Для переменных отверстий управляющий элемент, подключенный к порту S, задает положение открытия. Изменение площади открытия задается как линейное или по таблице.
Уравнения блока определяют массовый расход через разность давлений между портами A и B:
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 расхода отверстия и соотношения площадей отверстия и порта.
Постоянные отверстия
Для постоянных отверстий площадь отверстия не изменяется в ходе моделирования.
Постоянная площадь отверстия
Если для параметра Метод расчета площади отверстия задано значение Площадь проходного сечения, то блок вычисляет массовый расход как:
ρ
где
— коэффициент расхода Коэффициент расхода;
— 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.
Табличная зависимость объемного расхода от перепада давления
Если для параметра Метод расчета площади отверстия задано значение Табличная - объемный расход и падение давления, то блок вычисляет объемный расход 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 Вектор объемного расхода и Вектор падений давления 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, если для параметра Направление перемещения управляющего элемента для открытия отверстия установлено значение Положительное перемещение открывает отверстие, то отверстие открывается, когда сигнал на порту S положительный. Если для параметра Направление перемещения управляющего элемента для открытия отверстия установлено значение Отрицательное перемещение открывает отверстие, то отверстие открывается, когда сигнал на порту S отрицательный. Если в обоих случаях сигнал положительный, то открытие отверстия определяется величиной сигнала.
Линейная зависимость площади отверстия от положения управляющего элемента
Если для параметра Метод расчета площади отверстия установлено значение Линейная - площадь проходного сечения в зависимости от положения управляющего элемента, то 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 Перемещение управляющего элемента между закрытым и открытым отверстием;
— значение параметра Максимальная площадь проходного сечения;
— значение параметра Площадь утечки;
ε — значение параметра Направление перемещения управляющего элемента для открытия отверстия.
Когда отверстие находится в почти открытом или почти закрытом положении в линейной параметризации, вы можете поддерживать численную устойчивость моделирования, регулируя параметр Коэффициент сглаживания. Если параметр Коэффициент сглаживания не равен нулю, блок плавно насыщает площадь отверстия между и .
Массовый расход определяется по уравнению:
ρ,
где — значение параметра Площадь поперечного сечения отверстий портов A и B.
Табличная зависимость площади отверстия от положения управляющего элемента
Если для параметра Метод расчета площади отверстия установлено значение Табличная - площадь проходного сечения и положение управляющего элемента, то площадь отверстия интерполируется из табличных значений площади отверстия и положения управляющего элемента , которые вы можете предоставить. Как и при параметризации Линейная - площадь проходного сечения в зависимости от положения управляющего элемента, массовый расход определяется по уравнению:
ρ,
где
— это:
— последний элемент вектора Вектор площадей проходного сечения, если отверстие больше максимального заданного отверстия;
— первый элемент вектора Вектор площадей проходного сечения, если отверстие меньше минимального;
, если рассчитанная площадь находится между пределами Вектор площадей проходного сечения;
— 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.
Табличная зависимость объемного расхода от положения управляющего элемента и перепада давления
Если для параметра Метод расчета площади отверстия установлено значение Табличная - объемный расход в зависимости от положения управляющего элемента и падения давления, то блок 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 Вектор падений давления, dp не содержит 0, а параметр Таблица объемного расхода, 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 Восстановление давления. 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:
ρν
Порты
Ненаправленные
# A
—
порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость
Details
Порт изотермической жидкости, соответствует входу или выходу отверстия. Этот блок не имеет внутренней направленности.
Имя для программного использования
port_a
# B
—
порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость
Details
Порт изотермической жидкости, соответствует входу или выходу отверстия. Этот блок не имеет внутренней направленности.
Входной порт перемещения управляющего элемента, задающий открытие отверстия.
Зависимости
Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Тип отверстия значение Переменное.
Типы данных
Float64
Поддержка комплексных чисел
Нет
Параметры
Основные
#Тип отверстия —
тип отверстия
Константа | Переменное
Details
Тип отверстия, определяемый площадью отверстия. Если установлено значение Переменное, то площадь отверстия изменяется в зависимости от входного сигнала, поступающего на порт S.
Значения
Constant | Variable
Значение по умолчанию
—
Имя для программного использования
type
Вычисляемый
Нет
#Метод расчета площади отверстия —
метод расчета постоянной площади отверстия
Площадь проходного сечения | Табличная - объемный расход и падение давления
Details
Метод расчета площади отверстия при моделировании:
Площадь проходного сечения — заданная площадь не изменяется в процессе моделирования.
Табличная - объемный расход и падение давления — заданная площадь остается постоянной, но объемный расход через отверстие может меняться. Его значение интерполируется непосредственно из значений параметров Вектор объемного расхода и Вектор падений давления.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Тип отверстия значение Константа.
Значения
Orifice area | Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure drop
Значение по умолчанию
Orifice area
Имя для программного использования
fixed_restriction_parameterization
Вычисляемый
Нет
#Метод расчета площади отверстия —
метод расчета переменной площади отверстия
Линейная - площадь проходного сечения в зависимости от положения управляющего элемента | Табличная - площадь проходного сечения и положение управляющего элемента | Табличная - объемный расход в зависимости от положения управляющего элемента и падения давления
Details
Метод расчета площади отверстия при моделировании:
Линейная - площадь проходного сечения в зависимости от положения управляющего элемента — площадь определяется линейной зависимостью от положения управляющего элемента по отношению к полностью открытому или полностью закрытому отверстию. Положение задается изменяющимся сигналом на порту S.
Табличная - площадь проходного сечения и положение управляющего элемента — площадь отверстия интерполируется из Вектор положений управляющего элемента и Вектор площадей проходного сечения на основе положения управляющего элемента, полученного через порт S.
Табличная - объемный расход в зависимости от положения управляющего элемента и падения давления — объемный расход напрямую интерполируется из предоставленных пользователем значений параметров Вектор положений управляющего элемента, Вектор падений давления и Таблица объемного расхода, q(s,dp) на основе положения управляющего элемента, полученного через порт S, и перепада давления через порты A и B.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Тип отверстия значение Переменное.
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
variable_restriction_parameterization
Вычисляемый
Нет
#Площадь проходного сечения —
площадь 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.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Тип отверстия значение Константа, а для Метод расчета площади отверстия — Площадь проходного сечения.
#Вектор падений давления —
вектор значений перепада давления для табличной параметризации
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. Значения в этом векторе соответствуют один к одному значениям в векторном параметре Вектор падений давления. Значения вектора перепада давления перечислены в порядке возрастания. Объемный расход интерполируется непосредственно из Вектор объемного расхода, который зависит от параметра Вектор падений давления.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Тип отверстия значение Константа, а для Метод расчета площади отверстия — Табличная - объемный расход и падение давления.
Вектор значений объемного расхода для табличной параметризации объемного расхода. Значения в этом векторе соответствуют один к одному значениям в Вектор падений давления. Объемный расход интерполируется непосредственно из Вектор объемного расхода, который зависит от параметра Вектор падений давления.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Тип отверстия значение Константа, а для Метод расчета площади отверстия — Табличная - объемный расход и падение давления.
#Положение управляющего элемента при закрытом отверстии —
смещение управляющего элемента
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Details
Начальное смещение управляющего элемента при полностью закрытом переменном отверстии.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Тип отверстия значение Переменное.
Единицы измерения
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Значение по умолчанию
0.0 m
Имя для программного использования
min_control_displacement
Вычисляемый
Да
#Перемещение управляющего элемента между закрытым и открытым отверстием —
максимальный ход управляющего элемента
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Details
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 Тип отверстия значение Переменное, а для Метод расчета площади отверстия — Линейная - площадь проходного сечения в зависимости от положения управляющего элемента.
Единицы измерения
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Значение по умолчанию
5e-3 m
Имя для программного использования
delta_control_displacement
Вычисляемый
Да
#Направление перемещения управляющего элемента для открытия отверстия —
направление движения элемента, открывающего отверстие
Положительное перемещение открывает отверстие | Отрицательное перемещение открывает отверстие
Details
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 Тип отверстия значение Переменное.
Значения
Positive control member displacement opens orifice | Negative control member displacement opens orifice
Значение по умолчанию
Positive control member displacement opens orifice
Имя для программного использования
opening_orientation
Вычисляемый
Нет
#Максимальная площадь проходного сечения —
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
Максимальная площадь отверстия во время моделирования. При использовании Табличная - площадь проходного сечения и положение управляющего элемента, максимальная площадь отверстия является последним элементом вектора Вектор площадей проходного сечения.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Тип отверстия значение Переменное, а для Метод расчета площади отверстия — Линейная - площадь проходного сечения в зависимости от положения управляющего элемента.
#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, 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 Тип отверстия значение Переменное, а для Метод расчета площади отверстия — Линейная - площадь проходного сечения в зависимости от положения управляющего элемента.
#Вектор положений управляющего элемента —
вектор положений управляющих элементов
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Details
Вектор положений управляющих элементов для табличной параметризации объемного расхода. Вектор положения управляющих элементов один к одному соответствует вектору площадей Вектор площадей проходного сечения. 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 Тип отверстия значение Переменное, а для Метод расчета площади отверстия — Табличная - площадь проходного сечения и положение управляющего элемента.
Единицы измерения
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Значение по умолчанию
[0.0, 2e-3, 4e-3, 7e-3, 1.7e-2] m
Имя для программного использования
control_displacement_vector_1D
Вычисляемый
Да
#Вектор площадей проходного сечения —
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 соотносятся один к одному с элементами в Вектор положений управляющего элемента. 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 Вектор положений управляющего элемента.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Тип отверстия значение Переменное, а для Метод расчета площади отверстия — Табличная - площадь проходного сечения и положение управляющего элемента.
#Площадь поперечного сечения отверстий портов A и B —
площадь на входе или выходе из 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 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:
Тип отверстия в значение Переменное и Метод расчета площади отверстия в значение Линейная - площадь проходного сечения в зависимости от положения управляющего элемента или Табличная - площадь проходного сечения и положение управляющего элемента.
Тип отверстия в значение Константа и Метод расчета площади отверстия в значение Площадь проходного сечения.
Поправочный коэффициент – отношение фактического массового расхода к теоретическому массовому расходу через отверстие.
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 отверстие.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите:
Тип отверстия в значение Переменное и Метод расчета площади отверстия в значение Линейная - площадь проходного сечения в зависимости от положения управляющего элемента или Табличная - площадь проходного сечения и положение управляющего элемента.
Тип отверстия в значение Константа и Метод расчета площади отверстия в значение Площадь проходного сечения.
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.
Значение по умолчанию
0.01
Имя для программного использования
smoothing_factor
Вычисляемый
Да
#Восстановление давления —
учитывать ли повышение давления при расширении области
Details
Учитывать ли повышение давления при перетекании жидкости из области с меньшей площадью поперечного сечения в область с большей площадью поперечного сечения.
Если снять флажок Восстановление давления, это увеличение давления не учитывается.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите:
Тип отверстия в значение Переменное и Метод расчета площади отверстия в значение Линейная - площадь проходного сечения в зависимости от положения управляющего элемента или Табличная - площадь проходного сечения и положение управляющего элемента.
Тип отверстия в значение Константа и Метод расчета площади отверстия в значение Площадь проходного сечения.
Значение по умолчанию
false (выключено)
Имя для программного использования
pressure_recovery
Вычисляемый
Нет
#Вектор положений управляющего элемента, 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 один к одному соответствует вектору перепада давления Вектор падений давления, dp, для двухмерной зависимости таблицы объемного расхода Таблица объемного расхода, 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 Тип отверстия значение Переменное, а для Метод расчета площади отверстия — Табличная - объемный расход в зависимости от положения управляющего элемента и падения давления.
Вектор значений перепада давления для табличной параметризации объемного расхода. Вектор перепада давления один к одному соответствует вектору положения управляющего элемента Вектор положений управляющего элемента, s для двухмерной зависимости таблицы объемного расхода Таблица объемного расхода, 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 Тип отверстия значение Переменное, а для Метод расчета площади отверстия — Табличная - объемный расход в зависимости от положения управляющего элемента и падения давления.
Матрица на объемных расходов, основанных на независимых значениях перепада давления и положения управляющего элемента. Значения на — размеры соответствующих векторов:
— количество элементов в векторе перепада давления Вектор падений давления, dp.
— количество элементов в векторе положения управляющего элемента Вектор положений управляющего элемента, s.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Тип отверстия значение Переменное, а для Метод расчета площади отверстия — Табличная - объемный расход в зависимости от положения управляющего элемента и падения давления.