Pressure Compensator Valve (IL)
Клапан компенсации давления в сети изотермической жидкости.
Описание
Блок Pressure Compensator Valve (IL) представляет собой клапан компенсации давления в сети изотермической жидкости, например, клапан сброса давления или редукционный клапан давления. Используйте этот клапан для поддержания давления на клапане на основе сигналов от другой части системы.
Перепад давления между портами X и Y — это управляющее давление . Когда значение управляющего давления достигает или превышает заданное давление, клапан открывается или закрывается в зависимости от значения параметра Valve specification. Диапазон регулирования давления начинается с заданного давления . Можно выбрать режим регулирования заданного давления:
-
Если флажок Controlled set pressure не установлен, то заданное давление постоянно.
-
Если флажок Controlled set pressure установлен, то заданное давление является контролируемым и его значение задается и регулируется через порт Ps.
Регулирование давления
Блок регулирует давление, когда превышает . Блок продолжает регулировать давление до значения , определяемого как , где — диапазон регулирования давления.
Блок поддерживает два режима регулирования:
-
Если флажок Controlled set pressure установлен и на порт Ps поступает значение давления, то блок поддерживает диапазон регулирования давления постоянным. Клапан регулирует давление, когда больше значения сигнала на порту Ps и меньше .
-
Если флажок Controlled set pressure не установлен, то параметр Set pressure differential определяет постоянное заданное давление.
Сохранение массы
Уравнение сохранения массы при проходе через клапан:
Массовый расход через клапан рассчитывается следующим образом:
где
-
— коэффициент расхода, значение параметра Discharge coefficient;
-
— площадь мгновенного открытия клапана;
-
— значение параметра Cross-sectional area at ports A and B;
-
— средняя плотность жидкости;
-
— разница давлений в клапане .
Критический перепад давления, — перепад давления, связанный со значением критического числа Рейнольдса , задаваемого параметром Critical Reynolds number, точкой перехода режима между ламинарным и турбулентным течением. Блок рассчитывает критический перепад давления как:
Потеря давления описывает 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 .
Блок вычисляет , используя параметризацию открытия и динамику открытия клапана.
Параметризация открытия клапана
Если для параметра Opening parameterization установлено значение Linear, то площадь клапана для нормально открытых клапанов составляет
На этом рисунке показано, как блок управляет площадью открытия нормально открытого клапана с помощью линейной параметризации.
Площадь клапана для нормально закрытых клапанов составляет
На этом рисунке показано, как блок управляет площадью открытия нормально закрытого клапана с помощью линейной параметризации.
Нормализованное давление представляет собой
Когда клапан находится в почти открытом или почти закрытом положении в линейной параметризации, можно поддерживать численную устойчивость в моделировании, регулируя параметр Smoothing factor. Если параметр Smoothing factor ненулевой, блок плавно поддерживает управляющее давление между и .
Если для параметра Opening parameterization установлено значение Tabulated, то и являются первым и последним значениями вектора параметра Opening area vector соответственно. Блок вычисляет площадь открытия как
где
-
— управляющее давление, перепад давления между портами X и Y;
-
;
-
— значение параметра Pressure differential vector;
-
— изменение внутреннего давления, которое заставляет клапан начать закрываться, когда ;
-
— значение параметра Opening area vector.
На этом рисунке показано, как блок управляет площадью открытия нормально открытого клапана с помощью табличной параметризации.
На этом рисунке показано, как блок управляет площадью открытия нормально закрытого клапана с помощью табличной параметризации.
Динамика открытия
Если установлен флажок Opening dynamics, то в реакцию потока на смоделированное управляющее давление вносится запаздывание. Давление становится динамическим управляющим давлением . Мгновенное изменение динамического управляющего давления рассчитывается на основе постоянной времени Opening time constant :
По умолчанию флажок Opening dynamics снят. Для линейной параметризации ненулевое значение параметра Smoothing factor обеспечивает дополнительную численную стабильность, когда отверстие находится в почти закрытом или почти открытом положении.
Блок рассчитывает установившуюся динамику в соответствии с параметром Opening parameterization основываясь на значении управляющего давления .
Порты
Ненаправленные
A — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость
Порт изотермической жидкости, соответствует стороне A клапана.
B — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость
Порт изотермической жидкости, соответствует стороне B клапана.
X — давление изотермической жидкости
изотермическая жидкость
Порт изотермической жидкости, связанный с определением давления в точке X, .
Y — давление изотермической жидкости
изотермическая жидкость
Порт изотермической жидкости, связанный с определением давления в точке Y, .
Параметры
Valve specification — смещение клапана
Normally open (по умолчанию) | Normally closed
Нормальное рабочее состояние клапана компенсатора давления. Для редукционного клапана выберите Normally open. Для клапана сброса давления выберите Normally closed.
Controlled set pressure — включить порт для задания управляющего давления
выключено (по умолчанию) | включено
Если флажок снят, то параметр Set pressure differential определяет постоянное заданное давление.
Если флажок установлен, то сигналом давления поступает на порт Ps. Блок поддерживает постоянный диапазон регулирования давления. Клапан регулирует давление, когда больше значения сигнала на порту Ps и меньше .
Opening parameterization — параметризация открытия
Linear (по умолчанию) | Tabulated data
Метод параметризации процесса открытия клапана.
Set pressure differential — диапазон, за пределами которого срабатывает постоянная работа клапана
0.0 МПа (по умолчанию) | скаляр
Величина перепада давления, при котором срабатывает компенсация давления.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, снимите флажок Controlled set pressure.
Pressure regulation range — диапазон рабочего давления клапана
0.1 МПа (по умолчанию) | положительный скаляр
Рабочий диапазон давлений клапана. Диапазон регулирования давления определяет разницу между параметром Set pressure differential и максимальным рабочим давлением клапана.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening parameterization значение Linear.
Maximum opening area — площадь полностью открытого клапана
1e−4 м² (по умолчанию) | положительный скаляр
Площадь поперечного сечения отверстия клапана в полностью открытом положении.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening parameterization значение Linear.
Leakage area — площадь зазора клапана в полностью закрытом положении
1e−10 м² (по умолчанию) | положительный скаляр
Сумма всех зазоров, когда клапан находится в полностью закрытом положении. Любая площадь меньше этого значения поддерживается на уровне указанной площади утечки. Этот параметр способствует устойчивости численного решения, поддерживая непрерывность потока.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening parameterization значение Linear.
Pressure differential vector — значения перепада давления для табличной параметризации
[0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2] МПа (по умолчанию) | вектор
Вектор значений перепада давления для табличной параметризации площади открытия клапана. Элементы вектора должны один в один соответствовать элементам вектора из параметра Opening area vector. Элементы перечисляются в порядке возрастания.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening parameterization значение Tabulated.
Opening area vector — вектор значений площади открытия клапана для табличной параметризации
[1e−05, 8e−06, 6e−06, 4e−06, 2e−06, 1e−10] м² (по умолчанию) | вектор
Вектор значений площади открытия клапана для табличной параметризации. Значения в этом векторе один в один соответствуют элементам вектора из параметра Pressure differential vector. Для нормально открытых клапанов элементы перечисляются в порядке убывания. Для нормально закрытых клапанов элементы перечисляются в порядке возрастания.
Вектор Opening area vector должен иметь то же количество элементов, что и Pressure differential vector. Блок использует линейную интерполяцию точек из таблицы данных.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening parameterization значение Tabulated.
Cross-sectional area at ports A and B — площадь на входе или выходе из клапана
Inf (по умолчанию) | положительный скаляр
Площадь поперечного сечения на входе и выходе отверстий A и B. Эта площадь используется в уравнении давление-расход, определяющем массовый расход через отверстие.
Discharge coefficient — коэффициент расхода
0.64 (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне [0,1]
Поправочный коэффициент, учитывающий потери на разряжение в теоретических потоках.
Critical Reynolds number — верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока
150 (по умолчанию) | положительный скаляр
Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока через клапан.
Smoothing factor — числовой коэффициент сглаживания
0.01 (по умолчанию) | положительный скаляр
Коэффициент непрерывного сглаживания, который вводит уровень постепенного изменения, основанный на характеристике потока, когда клапан находится в почти открытом и почти закрытом положениях. Установите ненулевое значение меньше единицы, чтобы повысить стабильность моделирования в этих режимах.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening parameterization значение Linear.
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.
Opening dynamics — учитывать ли реакцию потока на открытие клапана
выключено (по умолчанию) | включено
Нужно ли учитывать переходные эффекты в системе жидкости, вызванные открытием клапана. Установка флажка Opening dynamics аппроксимирует условия открытия путем введения запаздывания первого порядка в реакцию потока. Параметр Opening time constant также влияет на моделируемую динамику открытия.
Opening time constant — постоянная времени открытия клапана
0.1 с (по умолчанию) | включено
Константа, определяющая время, необходимое жидкости для достижения устойчивого состояния при открытии или закрытии клапана из одного положения в другое. Этот параметр влияет на моделирование динамики открытия.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Opening dynamics.