Документация Engee

Shuttle Valve (IL)

Однолинейный переключающий клапан в сети изотермической жидкости.

Тип: EngeeFluids.IsothermalLiquid.Valves.DirectionalControl.Shuttle

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Valves & Orifices/Directional Control Valves/Shuttle Valve (IL)

Описание

Блок Shuttle Valve (IL) моделирует однолинейный клапан контроля давления или переключающий компонент в сети изотермической жидкости. Поток через клапан проходит от порта A или порта A1 к порту B. Когда перепад давления между A и A1, , превышает заданное пороговое давление, канал между портами A и B открывается для потока, а порт A1 закрывается. Канал полностью переключается, когда давление достигает Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed. Когда падает ниже порогового давления, вход потока переключается на порт A1.

Уравнение массового расхода

Уравнение сохранения массы при проходе через клапан:

Между портами A и A1 нет потока.

Массовый расход через клапан рассчитывается следующим образом:

где

  • — коэффициент расхода, значение параметра Discharge coefficient;

  • — площадь открытия клапана, либо между портами A и B, либо между портами A1 и B;

  • — значение параметра Площадь поперечного сечения отверстий портов A и B;

  • — средняя плотность жидкости;

  • — разница давлений в клапане. В зависимости от открытого канала через клапан, это или , либо нормализованное давление при переключении между двумя входными портами , определенное ниже;

  • — критический перепад давления, который зависит от критического числа Рейнольдса и от открытого канала через клапан:

Критическое число Рейнольдса — это точка перехода режима между ламинарным и турбулентным течением.

Потеря давления описывает снижение давления в клапане из-за уменьшения его площади, может меняться, если различные каналы клапана имеют разную площадь:

Восстановление давления описывает положительное изменение давления в клапане из-за увеличения площади. Чтобы не учитывать восстановление давления, снимите флажок Восстановление давления. В этом случае потеря давления .

Блок вычисляет , используя параметризацию открытия и динамику открытия клапана.

Параметризация открытия клапана

Линейная параметризация площади открытия клапана зависит от канала через клапан. Динамическая область определяется на нормально открытом канале между портами A и B:

Если значение находится между параметрами Pressure at which A-B is fully closed and A1-B fully open и Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed, то нормализованное давление определяется как:

Если значение ниже Pressure at which A-B is fully closed and A1-B fully open, то .

Если значение выше Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed, то .

Когда вход клапана переключается с порта A на порт A1, то площадь открытия клапана составляет:

Когда клапан находится в почти открытом или почти закрытом положении в линейной параметризации, можно поддерживать численную устойчивость в моделировании, регулируя параметр Smoothing factor. Если параметр Smoothing factor ненулевой, блок плавно поддерживает нормализованное управляющее давление между 0 и 1.

Динамика открытия

Если установлен флажок Opening dynamics, то в реакцию потока на смоделированное управляющее давление вносится запаздывание. Давление становится динамическим управляющим давлением . Мгновенное изменение динамического управляющего давления рассчитывается на основе постоянной времени Opening time constant :

По умолчанию флажок Opening dynamics снят.

Порты

Ненаправленные

# A1 — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость

Details

Входное отверстие клапана.

Имя для программного использования

port_a1

# A — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость

Details

Входное отверстие клапана.

Имя для программного использования

port_a

# B — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость

Details

Выходное отверстие клапана.

Имя для программного использования

port_b

Параметры

Parameters

# Pressure at which A-B is fully closed and A1-B fully open — пороговое давление для полностью открытого входа A1
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Пороговое давление между портами A и A1, ниже которого канал между портами A1 и B полностью открыт, а канал между портами A и B полностью закрыт.

Единицы измерения

Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Значение по умолчанию

-0.01 MPa

Имя для программного использования

p_open_a1b

Вычисляемый

Да

# Pressure at which A-B is fully open and A1-B is fully closed — пороговое давление для полностью открытого входа A
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Пороговое давление между портами A и A1, выше которого канал между портами A и B полностью открыт, а канал между портами A1 и B полностью закрыт.

Единицы измерения

Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Значение по умолчанию

0.01 MPa

Имя для программного использования

p_open_ab

Вычисляемый

Да

# Maximum opening area — площадь полностью открытого клапана
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Максимальная открытая площадь клапана. Это значение используется для определения нормализованного давления в клапане и площади открытия клапана во время работы.

Единицы измерения

m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Значение по умолчанию

1e-4 m^2

Имя для программного использования

max_area

Вычисляемый

Да

# Leakage area — площадь зазора клапана в полностью закрытом положении
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Сумма всех зазоров, когда клапан находится в полностью закрытом положении. Любая площадь меньше этого значения приравнивается к заданной площади утечки. Этот параметр способствует устойчивости численного решения, поддерживая непрерывность потока.

Единицы измерения

m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Значение по умолчанию

1e-10 m^2

Имя для программного использования

leakage_area

Вычисляемый

Да

# Площадь поперечного сечения отверстий портов A и B — площадь на входе или выходе из клапана
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Площадь поперечного сечения на входных и выходных портах A, A1 и B. Эта площадь используется при вычислении массового расхода через клапан.

Единицы измерения

m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Значение по умолчанию

Inf m^2

Имя для программного использования

port_area

Вычисляемый

Да

# Discharge coefficient — коэффициент расхода

Details

Поправочный коэффициент, учитывающий потери на разряжение в теоретических потоках.

Значение по умолчанию

0.64

Имя для программного использования

C_d

Вычисляемый

Да

# Critical Reynolds number — верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока

Details

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока через клапан.

Значение по умолчанию

150.0

Имя для программного использования

Re_critical

Вычисляемый

Да

# Smoothing factor — числовой коэффициент сглаживания

Details

Коэффициент непрерывного сглаживания, который 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

Вычисляемый

Да

# Восстановление давления — учитывать ли повышение давления при расширении области

Details

Учитывать ли повышение давления при перетекании жидкости из области с меньшей площадью поперечного сечения в область с большей площадью поперечного сечения.

Значение по умолчанию

false (выключено)

Имя для программного использования

pressure_recovery

Вычисляемый

Нет

# Opening dynamics — учитывать ли реакцию потока на открытие клапана

Details

Нужно ли учитывать переходные эффекты в системе жидкости, вызванные открытием клапана. Установка флажка Opening dynamics аппроксимирует условия открытия путем введения запаздывания первого порядка в реакцию потока. Параметр Opening time constant также влияет на моделируемую динамику открытия.

Значение по умолчанию

false (выключено)

Имя для программного использования

opening_dynamics

Вычисляемый

Нет

# Opening time constant — постоянная времени открытия клапана
d | s | hr | ms | ns | us | min

Details

Константа, определяющая время, необходимое жидкости для достижения устойчивого состояния при открытии или закрытии клапана из одного положения в другое. Этот параметр влияет на моделирование динамики открытия.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Opening dynamics.

Единицы измерения

d | s | hr | ms | ns | us | min

Значение по умолчанию

0.1 s

Имя для программного использования

tau

Вычисляемый

Да