/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Valves & Orifices/Spools & Poppets/Moving Body/Poppet with Plain Seat with Moving Body (IL)
Описание
Блок Poppet with Plain Seat (IL) представляет собой одномерное движение регулирующего плоского клапана с плоским седлом.
Значения диаметров должны быть определены следующим образом:
где
— диаметр клапана;
— внутренний диаметр седла;
— диаметр штока клапана со стороны седла.
В параметре Pressure acting in the flapper seat area можно задать один из трех вариантов расчета силы давления, действующей в области седла:
Constant
Предполагается, что давление в порту B воздействует на активную область, прилегающую к отверстию, и стремится открыть его. Давление в порту A воздействует на оставшуюся площадь седла. Это предположение справедливо при турбулентном потоке (в основном, при больших значениях подъема).
Gradient
Предполагается, что давление в порту B действует на активную область, прилегающую к отверстию, и стремится открыть его. Линейный градиент давления (между давлением в порту B и давлением в порту A) действует на оставшуюся площадь седла. Эти предположения дают силу давления, действующую на седло.
Transition
Предполагается, что давление в порту B действует на активную область, прилегающую к отверстию, и стремится открыть его. Вводится новый диаметр , линейно зависящий от коэффициента расхода :
если течение ламинарное, то – диаметр клапана;
если течение турбулентное, то – диаметр седла.
Линейный градиент давления (между давлением в порту B и давлением в порту A) действует на площадь клапана, ограниченную и , а давление в порту A действует на оставшуюся площадь.
Для ламинарного течения этот вариант эквивалентен варианту 2, а для турбулентного течения – варианту 1. Эти предположения дают силу давления, действующую на клапан.
Перемещение и скорость штока поступают на порт RB.
Если установлен флажок Moving body, то реализуется блок Poppet with Plain Seat with Moving Body (IL) и моделируется перемещение корпуса. В этом случае перемещение и скорость корпуса поступают на порт CA.
В блоке нет ограничений на значение перемещения, но ограничения могут быть обеспечены присоединенным блоком, использующим концевые ограничители (Поступательные упоры).
Площадь открытого отверстия — это переменная, связанная с перемещением клапана и перемещением корпуса, если оно моделируется.
Площадь отверстия ни при каких обстоятельствах не должна превышать площадь горловины, определяемую внутренним диаметром седла и диаметром штока (со стороны седла). Иногда полезно ограничить площадь отверстия минимальным и/или максимальным значением. Минимальная площадь может быть использована для моделирования утечки или специального отверстия, пропускающего поток, даже при полном прилегании клапана к седлу. Максимальная площадь может быть использована для моделирования области потока, прилегающей к отверстию, когда клапан широко открыт.
Расход рассчитывается с учетом движения клапана.
Уравнения
Если флажок Moving body снят, и движение корпуса не моделируется, то подъем клапана определяется как:
где
— подъем, соответствующий нулевому смещению, значение параметра Lift corresponding to zero displacement;
— перемещение штока в порту RA.
Если флажок Moving body установлен, и движение корпуса моделируется, то подъем клапана определяется как:
где — перемещение корпуса в порту CA.
Площадь сечения потока, соответствующая подъему , рассчитывается как
а гидравлический диаметр составляет:
Предполагается, что эта поверхность делит область, занимаемую жидкостью, на две зоны. Одна из этих областей находится под давлением , а другая – под давлением , действующим в области клапана. Эти предположения верны, если величина подъема мала по сравнению с диаметром седла. Если подъем велик, очевидно, что в какой-то момент наименьшим ограничением будет площадь горловины. Следовательно, площадь сечения потока, соответствующая подъему , никогда не будет меньше площади горловины:
Значение, используемое для , ограничено между и . 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.
Если флажок Moving body снят, то объемы жидкости, которые выводятся в порты A и B, рассчитываются как:
где и — значение параметров Volume at port A corresponding to zero lift и Volume at port B corresponding to zero lift, соответственно.
Если флажок Moving body установлен, то
Коэффициент потока рассчитывается как:
где
— перепад давления между портами;
— гидравлический диаметр;
— кинематическая вязкость;
— средняя плотность жидкости.
Коэффициент расхода рассчитывается как
где
— максимальный коэффициент расхода, значение параметра Maximum flow coefficient;
— критический коэффициент потока, значение параметра Critical flow number.
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
— площадь сечения потока;
— плотность жидкости при атмосферном давлении.
Если флажок Moving body снят, то объемные расходы в портах B и A вычисляются как:
где
— плотность жидкости при давлении в порту B, ;
— плотность жидкости при давлении в порту A, ;
— скорость штока в порту RA.
Если флажок Moving body установлен:
где — скорость корпуса в порту СA.
Гидродинамическая сила не учитывается в этой модели.
Сила в порту RA рассчитывается с учетом силы в порту RB, силы давления в порту B, действующей на седло между диаметрами и , и силы давления между диаметрами и :
Сила вычисляется с использованием одного из трех возможных методов, заданных в Pressure acting in the flapper seat area:
Constant: считается постоянным в области седла:
Gradient: между и применяется линейный градиент:
Transition: между и применяется линейный градиент в области между и , в оставшейся области используется постоянное :
где
Если флажок Pressure force contribution on the flapper seat at zero lift снят, то для значение силы плавно изменяется между 0 и силой, вычисленной выбранным методом.
Порты
Ненаправленные
# A
—
порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость
Details
Порт изотермической жидкости, соответствует входу или выходу отверстия.
Имя для программного использования
port_a
# B
—
порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость
Details
Порт изотермической жидкости, соответствует входу или выходу отверстия.
Установите этот флажок, если вы моделируете подвижный корпус.
Если флажок снят, то считается, что корпус неподвижен.
Значение по умолчанию
—
Имя для программного использования
moving_case
Вычисляемый
Нет
#Pressure acting in the flapper seat area —
метод расчета силы давления, действующей в области седла
Constant | Gradient | Transition
Details
Метод расчета силы давления, действующей в области седла.
Значения
Constant | Gradient | Transition
Значение по умолчанию
Transition
Имя для программного использования
force_mode
Вычисляемый
Нет
#Pressure force contribution on the flapper seat at zero lift —
влияние силы давления на седло при нулевом подъеме
Details
Если этот флажок установлен, то сила давления на седло (между и ) в момент касания учитывается. Если флажок снят, то сила давления на седло в момент касания не учитывается, а переходное отверстие для силы давления на седло соответствует подъему , начиная с которого сила давления полностью прикладывается к седлу.
Значение по умолчанию
true (включено)
Имя для программного использования
enable_pressure_force_contrubution_at_zero_lift
Вычисляемый
Нет
#Nozzle internal diameter (hole) —
диаметр седла
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Details
Диаметр седла .
Единицы измерения
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Значение по умолчанию
6.0 mm
Имя для программного использования
seat_diameter
Вычисляемый
Да
#Rod diameter (nozzle side) —
диаметр штока со стороны седла
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Details
Диаметр штока со стороны седла .
Единицы измерения
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Значение по умолчанию
0.0 mm
Имя для программного использования
rod_diameter_at_seat_side
Вычисляемый
Да
#Flapper diameter —
диаметр клапана
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Details
Диаметр клапана .
Единицы измерения
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Значение по умолчанию
10.0 mm
Имя для программного использования
poppet_diameter
Вычисляемый
Да
#Lift corresponding to zero displacement —
подъем, соответствующий нулевому смещению
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Details
Подъем, соответствующий нулевому смещению.
Единицы измерения
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Значение по умолчанию
0.0 mm
Имя для программного использования
lift_offset
Вычисляемый
Да
#Lift corresponding to minimum area —
подъем, соответствующий минимальной площади
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Details
Подъем , соответствующий минимальной площади проходного отверстия.
Единицы измерения
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Значение по умолчанию
0.0 mm
Имя для программного использования
orifice_opening_at_min_area
Вычисляемый
Да
#Lift corresponding to maximum area —
подъем, соответствующий максимальной площади
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Details
Подъем , соответствующий максимальной площади проходного отверстия.
Единицы измерения
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Значение по умолчанию
Inf mm
Имя для программного использования
orifice_opening_at_max_area
Вычисляемый
Да
#Volume at port A corresponding to zero lift —
объем в порту A, соответствующий нулевому подъему
m^3 | um^3 | mm^3 | cm^3 | km^3 | ml | l | gal | igal | in^3 | ft^3 | yd^3 | mi^3
Details
Объем в порту A, соответствующий нулевому подъему.
Единицы измерения
m^3 | um^3 | mm^3 | cm^3 | km^3 | ml | l | gal | igal | in^3 | ft^3 | yd^3 | mi^3
Значение по умолчанию
0.0 cm^3
Имя для программного использования
V_a_lift_offset
Вычисляемый
Да
#Volume at port B corresponding to zero lift —
объем в порту B, соответствующий нулевому подъему
m^3 | um^3 | mm^3 | cm^3 | km^3 | ml | l | gal | igal | in^3 | ft^3 | yd^3 | mi^3
Details
Объем в порту B, соответствующий нулевому подъему.
Единицы измерения
m^3 | um^3 | mm^3 | cm^3 | km^3 | ml | l | gal | igal | in^3 | ft^3 | yd^3 | mi^3
Значение по умолчанию
0.0 cm^3
Имя для программного использования
V_b_lift_offset
Вычисляемый
Да
#Transition opening for pressure force on the flapper seat —
переходное отверстие для силы давления на седло
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Details
Подъем , соответсвующий переходному отверстию для силы давления на седло.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, снимите флажок Pressure force contribution on the flapper seat at zero lift.
Максимальный коэффициент расхода влияет на характеристики расхода/перепада давления в отверстии. Для большинства применений это значение можно оставить по умолчанию.
Значение по умолчанию
0.7
Имя для программного использования
C_q_max
Вычисляемый
Да
#Critical flow number —
критический коэффициент потока
Details
Критический коэффициент потока влияет на характеристики расхода/перепада давления в отверстии. Для большинства применений это значение можно оставить по умолчанию.
Значение по умолчанию
100.0
Имя для программного использования
critical_flow_number
Вычисляемый
Да
Initial Conditions
#Initial rod displacement —
начальное смещение штока
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Details
Начальное смещение штока.
Единицы измерения
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Значение по умолчанию
0.0 mm
Имя для программного использования
rod_displacement_start
Вычисляемый
Да
#Initial case displacement —
начальное смещение корпуса
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Details
Начальное смещение корпуса.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Moving body.