Spool Orifice Flow Force (IL)
Осевая сила потока жидкости в отверстии золотника в сети изотермической жидкости.
Описание
Блок Spool Orifice Flow Force (IL) моделирует гидравлическую осевую силу в отверстии золотника. Блок получает положение золотника в виде скалярного сигнала на порт S. Можно смоделировать поток через отверстие золотника с круглыми или прямоугольными окнами. Положительная сила закрывает отверстие.
Если нужно смоделировать золотник и осевую силу в одном блоке, используйте блок Spool Orifice (IL). Осевое усилие выводится в виде физического сигнала на порт F.
Гидродинамическая сила
Сила, возникающая в результате воздействия потока жидкости на золотник:
,
где
-
— массовый расход через порт A;
-
— плотность жидкости;
-
— площадь открытого отверстия, которая определяется положением золотника и параметризацией отверстия;
-
— угол наклона струи, который рассчитывается по приближенной формуле фон Мизеса:
,
где — радиальный зазор между золотником и гильзой Radial clearance, а — перемещение золотника;
-
— направление движения золотника, соответствующее открытию отверстия при положительном или отрицательном сигнале на порту S.
Область открытого отверстия
Открытое отверстие основано на открытой площади, создаваемой перемещением золотника, которое определяется как:
где
-
— начальное смещение золотника, значение параметра Spool position at closed orifice;
-
— сигнал смещения в порту S.
Если меньше 0
, то используется площадь утечки через отверстие. Если больше, чем значение параметра Spool travel between closed and open orifice, то используется максимальная площадь отверстия.
Круглые окна
Если для параметра Orifice geometry установлено значение Round holes
, то задаются равномерно распределенные по периметру гильзы круглые окна с одинаковыми диаметрами и центрами, выровненными в одной плоскости.
Площадь открытого отверстия вычисляется как:
,
где
-
— число круглых окон;
-
— диаметр круглых окон;
-
— угол открытого отверстия определяется:
.
Если , то приравнивается к ;
-
— площадь утечки, значение параметра Leakage area.
Расчет значения площади открытого отверстия основан на геометрическом выводе и рассчитывает площадь каждого отверстия как площадь плоского круга. Если гильза цилиндрическая, отверстия не являются плоскими, и это выражение является приближенным.
Максимальная площадь открытого отверстия определяется как:
.
Прямоугольное окно
Если для параметра Orifice geometry установлено значение Rectangular slot
, то задается одно прямоугольное окно в гильзе.
Площадь открытого отверстия в этом случае вычисляется как:
,
где — ширина прямоугольного окна.
Максимальная площадь открытого отверстия определяется как:
,
где — перемещение золотника между закрытым и открытым состоянием отверстия Spool travel between closed and open orifice.
Численное сглаживание перемещения
В крайних точках диапазона открытия отверстий можно обеспечить численную устойчивость моделирования, настроив в блоке параметр Smoothing factor. Блок применяет функцию сглаживания к перемещению на всем диапазоне, но в первую очередь влияет на моделирование в крайних точках этого диапазона.
Если параметр Smoothing factor не равен нулю, то блок плавно изменяет значение перемещения в диапазоне от до , где :
-
Значение параметра Diameter of round holes, если для параметра Orifice geometry установлено значение
Round holes
. -
Значение параметра Spool travel between closed and open orifice, если для параметра Orifice geometry установлено значение
Rectangular slot
.
Порты
Ненаправленные
#
A
—
порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость
Details
Порт изотермической жидкости, соответствует входу или выходу отверстия.
Имя для программного использования |
|
#
B
—
порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость
Details
Порт изотермической жидкости, соответствует входу или выходу отверстия.
Имя для программного использования |
|
Вход
#
S
—
положение регулирующего элемента, м
скаляр
Details
Порт положения регулирующего элемента (золотника).
Типы данных |
|
Поддержка комплексных чисел |
Нет |
Выход
#
F
—
гидродинамическая сила, H
скаляр
Details
Выходной порт осевой силы потока.
Типы данных |
|
Поддержка комплексных чисел |
Нет |
Параметры
Parameters
#
Orifice geometry —
тип окна
Round holes
| Rectangular slot
Details
Геометрия окон в гильзе. Варианты для выбора:
-
Round holes (по умолчанию)
— круглые окна равномерно распределены по окружности гильзы, имеют одинаковые диаметры и центры, выровненные в одной плоскости. -
Rectangular slot
— в гильзе расположено одно прямоугольное окно.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Diameter of round holes —
диаметр круглых окон
m
| cm
| ft
| in
| km
| mi
| mm
| um
| yd
Details
Диаметр круглых окон в гильзе.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice geometry значение Round holes
.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
# Number of round holes — количество круглых окон
Details
Количество круглых окон, равномерно распределенных по окружности гильзы.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice geometry значение Round holes
.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Orifice width —
ширина прямоугольного окна
m
| cm
| ft
| in
| km
| mi
| mm
| um
| yd
Details
Ширина прямоугольного окна.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice geometry значение Rectangular slot
.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Spool travel between closed and open orifice —
максимальное перемещение золотника
m
| cm
| ft
| in
| km
| mi
| mm
| um
| yd
Details
Максимальное перемещение (ход) золотника. Это значение определяет верхний предел перемещения, чтобы обеспечить адекватность (физичность) моделирования.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Orifice geometry значение Rectangular slot
.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Spool position at closed orifice —
смещение золотника
m
| cm
| ft
| in
| km
| mi
| mm
| um
| yd
Details
Отрицательное ненулевое значение указывает на продольный (осевой) люфт — окно остается открытым при начальном положении золотника, заданным сигналом на порту S.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Opening orientation —
направление движения золотника, соответствующее открытию отверстия
Positive spool displacement opens the orifice
| Negative spool displacement opens the orifice
Details
Направление перемещения элемента, соответствующее открытию отверстия. Положительная ориентация означает, что положительный сигнал на S открывает отверстие. Отрицательное направление означает, что отрицательный сигнал на S открывает отверстие.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Radial clearance —
радиальный зазор между золотником и гильзой
m
| cm
| ft
| in
| km
| mi
| mm
| um
| yd
Details
Значение радиального зазора между золотником и гильзой.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Leakage area —
площадь зазора в закрытом положении
m^2
| cm^2
| ft^2
| in^2
| km^2
| mi^2
| mm^2
| um^2
| yd^2
Details
Сумма площадей всех зазоров, когда окна полностью перекрыты. Любая площадь, меньшая этого значения, приравнивается к заданной площади утечки. Это способствует устойчивости численного решения, поддерживая непрерывность потока.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
# Smoothing factor — числовой коэффициент сглаживания
Details
Коэффициент непрерывного сглаживания, который обеспечивает плавность перемещения, когда клапан 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.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|