Документация Engee

Spool Orifice Flow Force (IL)

Осевая сила потока жидкости в отверстии золотника в сети изотермической жидкости.

spool orifice flow force il

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.

Допущения и ограничения

  • Переходные эффекты пренебрежимо малы.

  • Аппроксимация угла наклона струи основана на уравнении Рихарда фон Мизеса.

  • Изменение угла наклона струи в зависимости от открытого отверстия идентично для прямоугольного окна и круглых окон.

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.

Имя для программного использования

port_b

Вход

# S — положение регулирующего элемента, м
скаляр

Details

Порт положения регулирующего элемента (золотника).

Типы данных

Float64

Поддержка комплексных чисел

Нет

Выход

# F — гидродинамическая сила, H
скаляр

Details

Выходной порт осевой силы потока.

Типы данных

Float64

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

Round holes

Имя для программного использования

orifice_parameterization

# 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

5e-3 m

Имя для программного использования

hole_diameter

# 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

6

Имя для программного использования

hole_count

# 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

0.01 m

Имя для программного использования

orifice_width

# 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

5e-3 m

Имя для программного использования

delta_control_displacement

# 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

0.0 m

Имя для программного использования

min_control_displacement

# 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

Positive spool displacement opens the orifice

Имя для программного использования

opening_orientation

# 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

1e-5 m

Имя для программного использования

clearance

# 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

1e-10 m^2

Имя для программного использования

leakage_area

# 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

0.01

Имя для программного использования

smoothing_factor