/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.
#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.
#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.
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.