Pressure Compensator Valve (TL)

Клапан компенсации давления в сети теплопроводной жидкости.

Тип: EngeeFluids.ThermalLiquid.Valves.PressureControl.Compensator

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fluids/Thermal Liquid/Valves & Orifices/Pressure Control Valves/Pressure Compensator Valve (TL)

Описание

Блок Pressure Compensator Valve (TL) представляет собой клапан компенсации давления в сети теплопроводной жидкости, например, клапан сброса давления или редукционный клапан давления. Используйте этот блок для поддержания давления на клапане на основе сигналов от другой части системы.

Перепад давления между портами X и Y — это управляющее давление . Когда значение управляющего давления достигает или превышает заданное давление, клапан открывается или закрывается в зависимости от значения параметра Valve specification. Диапазон регулирования давления начинается с заданного давления .

Регулирование давления

Блок регулирует давление, когда превышает . Блок продолжает регулировать давление до значения , определяемого как , где — диапазон регулирования давления.

Сохранение массы

Уравнение сохранения массы при проходе через клапан:

Массовый расход через клапан рассчитывается следующим образом:

где

— коэффициент расхода, значение параметра Discharge coefficient;
— площадь мгновенного открытия клапана;
— значение параметра Площадь поперечного сечения отверстий портов A и B;
— средняя плотность жидкости;
— разница давлений в клапане .

Критический перепад давления, — перепад давления, связанный со значением критического числа Рейнольдса , задаваемого параметром Critical Reynolds number, точкой перехода режима между ламинарным и турбулентным течениями. Блок рассчитывает критический перепад давления как:

где — динамическая вязкость теплопроводной жидкости.

Потеря давления описывает снижение давления в клапане из-за уменьшения его площади и рассчитывается как:

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

Если для параметра Opening parameterization установлено значение Linear, то площадь клапана для нормально открытых клапанов составляет:

где

— значение параметра Leakage area;
— значение параметра Maximum opening area.

На этом рисунке показано, как блок управляет площадью открытия нормально открытого клапана с помощью линейной параметризации.

pressure compensator valve il 1

Площадь клапана для нормально закрытых клапанов составляет

На этом рисунке показано, как блок управляет площадью открытия нормально закрытого клапана с помощью линейной параметризации.

pressure compensator valve il 2

Нормализованное давление представляет собой

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 управляющее давление между и .

Если для параметра Opening parameterization установлено значение Tabulated data, то и являются первым и последним значениями вектора параметра Opening area vector соответственно. Блок вычисляет площадь открытия как

где

— управляющее давление, перепад давления между портами X и Y;
;
— значение параметра Pressure differential vector;
— изменение внутреннего давления, которое заставляет клапан начать закрываться, когда ;
— значение параметра Opening area vector.

На этом рисунке показано, как блок управляет площадью открытия нормально открытого клапана с помощью табличной параметризации.

pressure compensator valve il 3

На этом рисунке показано, как блок управляет площадью открытия нормально закрытого клапана с помощью табличной параметризации.

pressure compensator valve il 4

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. Для линейной параметризации ненулевое значение параметра Smoothing factor обеспечивает дополнительную численную стабильность, когда отверстие находится в почти закрытом или почти открытом положении.

Блок рассчитывает установившуюся динамику в соответствии с параметром Opening parameterization основываясь на значении управляющего давления .

Сохранение энергии

Уравнение сохранения энергии в клапане имеет вид:

где

— поток энергии, поступающий в клапан через порт A;
— поток энергии, поступающий в клапан через порт B.

Порты

Ненаправленные

# A — порт теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость

Details

Порт теплопроводной жидкости, соответствует стороне A клапана.

Имя для программного использования

inlet

# B — порт теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость

Details

Порт теплопроводной жидкости, соответствует стороне B клапана.

Имя для программного использования

outlet

# X — давление теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость

Details

Порт теплопроводной жидкости, связанный с определением давления в точке X, .

Имя для программного использования

port_x

# Y — давление теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость

Details

Порт теплопроводной жидкости, связанный с определением давления в точке Y, .

Имя для программного использования

port_y

Параметры

Parameters

# Valve specification — смещение клапана
Normally open | Normally closed

Details

Нормальное рабочее состояние клапана компенсатора давления. Для редукционного клапана выберите Normally open. Для клапана сброса давления выберите Normally closed.

Значения	`Normally open` \| `Normally closed`
Значение по умолчанию	`Normally open`
Имя для программного использования	`valve_specification`
Вычисляемый	Да

# Opening parameterization — параметризация открытия
Linear | Tabulated data

Details

Метод параметризации процесса открытия клапана.

Значения	`Linear` \| `Tabulated data`
Значение по умолчанию	`Linear`
Имя для программного использования	`opening_parameterization`
Вычисляемый	Да

# Установленная разность давлений — перепад давления, при котором срабатывает компенсация давления
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Величина перепада давления, при котором срабатывает компенсация давления.

Единицы измерения	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
Значение по умолчанию	`0.0 MPa`
Имя для программного использования	`delta_p_set`
Вычисляемый	Да

# Pressure regulation range — диапазон рабочего давления клапана
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Рабочий диапазон давлений клапана. Диапазон регулирования давления определяет разницу между параметром Установленная разность давлений и максимальным рабочим давлением клапана.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening parameterization значение Linear.

Единицы измерения	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
Значение по умолчанию	`0.1 MPa`
Имя для программного использования	`p_regulation_range`
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

Площадь поперечного сечения отверстия клапана в полностью открытом положении.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening parameterization значение Linear.

Единицы измерения	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`0.0001 m^2`
Имя для программного использования	`max_valve_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.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening parameterization значение Linear.

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 входе и выходе отверстий A и B. Эта площадь используется при вычислении массового расхода.

Единицы измерения	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`0.01 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 обеспечивает плавность открытия за счет поправки в характеристике клапана в почти открытом и почти закрытом положениях. Установите ненулевое значение меньше единицы, чтобы повысить стабильность моделирования в этих режимах.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening parameterization значение Linear.

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	Да

# 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	Да

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

Details

Постоянная времени, по которой вычисляется задержка в динамике 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

# Pressure differential vector — значения перепада давления редукционного клапана для табличной параметризации
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Вектор значений перепада давления для табличной параметризации площади открытия клапана. Элементы этого вектора должны соответствовать элементам вектора из параметра Opening area vector. Элементы перечисляются в порядке возрастания.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Valve specification значение Normally open, а для параметра Opening parameterization значение Tabulated data.

Единицы измерения	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
Значение по умолчанию	`[0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2] MPa`
Имя для программного использования	`delta_p_reducing_vector`
Вычисляемый	Да

# Opening area vector — вектор значений площади открытия редукционного клапана для табличной параметризации
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Вектор значений площади открытия клапана для табличной параметризации. Элементы этого вектора должны соответствовать элементам вектора из параметра Pressure differential vector. Для нормально открытых клапанов элементы перечисляются в порядке убывания. Для нормально закрытых клапанов элементы перечисляются в порядке возрастания.

Вектор Opening area vector должен иметь то же количество элементов, что и Pressure differential vector. Блок использует линейную интерполяцию между точками таблицы данных.

Зависимости

Единицы измерения	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`[1.0e-5, 8.0e-6, 6.0e-6, 4.0e-6, 2.0e-6, 1.0e-10] m^2`
Имя для программного использования	`valve_area_reducing_vector`
Вычисляемый	Да

# Pressure differential vector — значения перепада давления клапана сброса давления для табличной параметризации
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Valve specification значение Normally closed, а для параметра Opening parameterization значение Tabulated data.

Единицы измерения	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
Значение по умолчанию	`[0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2] MPa`
Имя для программного использования	`delta_p_relief_vector`
Вычисляемый	Да

# Opening area vector — вектор значений площади открытия клапана сброса давления для табличной параметризации
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Зависимости

Единицы измерения	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`[1.0e-10, 2.0e-6, 4.0e-6, 6.0e-6, 8.0e-6, 1.0e-5] m^2`
Имя для программного использования	`valve_area_relief_vector`
Вычисляемый	Да