Ball Poppet with Conical Seat (IL)

Подъем шара рассчитывается как:

где

Уравнения, которые использует блок, зависят от модели Flow force model:

Уравнения для простой модели

Минимальная площадь потока определяется криволинейной поверхностью усеченного конуса, как показано на рисунке. Предполагается, что эта поверхность разделяет область, занятую жидкостью, на две области с разными давлениями. На одну из этих областей действует давление , а на другую — давление . Это предположение разумно, если подъем шара мал по сравнению с диаметром седла. Если подъем шара велик, очевидно, что в какой-то момент наименьшим ограничением будет площадь горловины.

Должно соблюдаться условие:

В случае нарушения этого условия, шар не сможет опираться на коническое седло.

Площадь отверстия определяется как:

где

Гидравлический диаметр рассчитывается как:

Активный диаметр рассчитывается как:

Обратите внимание, что значение, используемое для , ограничено между и меньшим из значений и , где — это значение подъема, при котором вычисленная площадь становится равной площади горловины:

Значение всегда больше .

Обычно значение равно нулю, но его можно установить выше, чтобы смоделировать расход утечки. Значение обычно очень велико (например, Inf), но может быть установлено гораздо меньшее значение, чтобы смоделировать дополнительное отверстие.

Объем жидкости , давление в котором равно давлению , дополнительный к объему при закрытом клапане, вычисляется как:

Значение дополнительного объема важно при расчете динамики давления (частотный анализ).

Производная дополнительного объема по вычисляется как:

Объем жидкости, который выводится в порт B рассчитывается как:

где — значение параметра Volume at port B corresponding to zero lift.

Объем жидкости, который выводится в порт A рассчитывается как:

где — значение параметра Volume at port A corresponding to zero lift.

Коэффициент потока рассчитывается как

где

Средняя плотность рассчитывается при среднем давлении .

Коэффициент расхода рассчитывается как

где

Для значение практически не изменяется. Для низких значение меняется линейно с изменением .

Разумным значением по умолчанию является 1000. Однако для отверстий со сложной (грубой) геометрией оно может быть меньше 50. Для очень гладкой геометрии оно может быть установлено на уровне 50000.

Средняя скорость жидкости составляет:

Объемный расход составляет:

где

Объемные расходы в портах B и A вычисляются как:

где

Гидродинамическая сила определяется путем оценки изменения импульса. Эта сила стремится закрыть клапан. Для установившегося потока жидкости гидродинамическая сила равна:

где — угол наклона струи:

Зависимость гидродинамической силы от подъема определяется следующим образом:

где — значение параметра Lift corresponding to minimum area.

Сила в порту R_s рассчитывается как:

где — сила, которая поступает в порт R_p.

Уравнения для модели с поправкой на коэффициент площади эффективного давления

Модель Corrected by effective pressure area factor отличается от Simple тем, что значение активного диаметра и гидродинамической силы вычисляется с учетом типа течения (ламинарное или турбулентное).

В этом разделе приведены уравнения, для вычисления скорректированных параметров, остальные параметры вычисляются так же, как для модели Simple.

Активный диаметр определяется как:

Активная площадь определяется как:

Реальная активная площадь зависит от типа течения (ламинарное или турбулентное):

В этих формулах — значение параметра Turbulent effective pressure area factor.

Гидродинамическая сила также изменяется в зависимости от скорости жидкости на входе и выходе из отверстия:

где

Сила в порту R_s рассчитывается как:

где — сила, которая поступает в порт R_p.

Уравнения с модификацией расчета активных площадей выше по потоку

Модель Advanced active area отличается от Simple тем, что выполняется вычисление активных площадей (минимальной и максимальной) выше по потоку.

В этом разделе приведены уравнения, для вычисления скорректированных параметров, остальные параметры вычисляются так же, как для модели Simple.

Максимальная активная площадь выше по потоку рассчитывается как:

Минимальная активная площадь выше по потоку рассчитывается следующим образом:

Активная площадь выше по потоку рассчитывается как:

Следует отметить, что проведенный расчет действителен только для входящей струи и не действителен для выходящей струи. Следовательно, восходящий поток должен находиться на стороне седла. Тогда сила в порту R_s рассчитывается как:

где — активный диаметр, вычисленный из значения активной площади выше по потоку .