Spool Edge with Notches (IL)

На рисунке представлено определение перекрытия:

Значение параметра Underlap corresponding to zero displacement — это относительное положение между краем выемки или краем золотника (в случае золотника без выемок) и портом для входа изотермической жидкости, если положение, заданное в порту RA, равно 0. Значение параметра Underlap corresponding to maximum area — это значение перекрытия, при котором площадь сечения потока достигает максимального значения. Этот параметр можно использовать для моделирования влияния геометрических особенностей золотника или корпуса, ограничивающих поток жидкости (например, когда отверстие начинает иметь минимальное поперечное сечение при заданном положении золотника).

Обратите внимание, что площадь сечения потока должна быть возрастающей функцией значения перекрытия. В частности, предполагается, что выемка никогда не будет перекрыта корпусом, если перекрытие положительно (как показано на рисунке: при небольшом смещении влево выемка золотника будет перекрыта корпусом). В любом случае это отверстие в корпусе не моделируется, поэтому просто невозможно определить, например, его диаметр и, следовательно, момент, когда площадь сечения потока должна уменьшиться после достижения максимального значения при максимальном значении перекрытия. Эта гипотеза не должна вызывать проблем в реальных системах, поскольку они не рассчитаны на столь большие значения перекрытия.

Параметр Number of slots задает количество выемок на кромке золотника. Предполагается, что все выемки имеют одинаковую геометрию. Обратите внимание, что добавление дополнительных выемок приводит только к увеличению площади сечения потока для заданного положения золотника. Угловое положение выемок на окружности золотника не влияет на результаты моделирования и не задается в блоке.

Выемка создается путем добавления друг к другу простых фигур, называемых областями. Количество областей задается в параметре Number of regions. Для каждой области можно задать геометрические характеристики в соответствующей группе параметров. В документации приведена группа параметров только для первой области Define Geometry Region 1, остальные отличаются только порядковым номером. Форма области задается в параметре Shape selection R1 и может принимать следующие значения: Circular, Triangular, Rectangular, Trapezoidal, Trapezoidal with rounded edges. Выемка представляет собой совокупность областей разной геометрии, как показано на рисунке.

Каждая область имеет свою радиальную глубину (значение параметра Radial depth R1), которая постоянна вдоль оси золотника для всех геометрий, за исключением прямоугольной геометрии, которая допускает линейное изменение глубины вдоль оси. В любом случае ширина выемки, перпендикулярная радиальному направлению, сохраняется постоянной вдоль радиального направления.

Круглая область

Геометрия круглой области показана на рисунке.

Треугольная область

Геометрия треугольной области показана на рисунке.

Прямоугольная область

Геометрия прямоугольной области показана на рисунке.

Трапециевидная область

Геометрия трапециевидной области показана на рисунке.

Трапециевидная область со скругленными сторонами

Геометрия трапециевидной области со скругленными сторонами показана на рисунке.

Если флажок Moving body снят и движение корпуса не моделируется, то значение перекрытия определяется как

где

Если флажок Moving body установлен и движение корпуса моделируется, то значение перекрытия определяется как

где — перемещение корпуса в порту CA.

Длина камеры определяется как

где — длина камеры при нулевом смещении, значение параметра Chamber length at zero displacement.

Формула для вычисления объема камеры зависит от значения параметра Evaluate pressure resultant force and volume variation:

В этих формулах

Блок оценивает различные площади как функцию от перекрытия в зависимости от геометрических параметров.

Для каждого перекрытия с выемкой блок ищет минимальную площадь между двумя площадями-кандидатами:

Гидравлический диаметр рассчитывается по площади проходного сечения и периметру смоченной поверхности следующим образом:

В случае простого золотникового клапана с острыми кромками площадь проходного сечения рассчитывается, как описано в блоке Spool with Annular Orifice (IL).

Коэффициент потока рассчитывается как

где

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

Расход определяется следующими факторами:

Если установлен флажок Evaluate pressure resultant force and volume variation, то вклад в расход, обусловленный движением золотника, рассчитывается как

где — скорость движения золотника.

Гидродинамическая сила, действующая на золотник, 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 перекрытия определяется следующим образом:

Установка флажка Couette effect позволяет учесть эффект Куэтта, то есть учесть вклад течения Куэтта в силу вязкого трения:

где

Сила в порту RA рассчитывается с учетом силы в порту RB, силы давления (если установлен флажок Evaluate pressure resultant force and volume variation), силы вязкого трения (если установлен флажок Couette effect) и гидродинамической силы как

Если установлен флажок Moving body и движение корпуса моделируется, то сила в порту CA рассчитывается с учетом силы в порту CB: