Золотниковое отверстие (TГ)#

block — Внешний вид блока в REPEAT VISION#

Блок Золотниковое отверстие (TГ) моделирует изменения энергии и давления жидкости при прохождении элемента теплогидравлической системы - отверстия переменной площади между катушкой и втулкой с отверстиями. Отверстия втулки могут представлять собой серию круглых или прямоугольное отверстие. Скорость потока зависит от общей площади отверстия между втулкой, отверстиями и золотником, который выдвигается или втягивается в зависимости от сигнала, полученного в порте S.

Усилие, действующее на катушку, рассчитывается как (1):

(1)#\[F=\frac{\dot{-m_A^2}}{\rho\cdot A}\cdot cos(\alpha)\cdot \epsilon\]

где:

\(\dot{m_A}\) - массовый расход в порту А, [кг/с];

\(\rho\) – плотность жидкости, [кг/м\(^3\)];

A — открытая площадь отверстия, которая определяется положением золотника и параметризацией отверстия, [м\(^2\)];

\(\epsilon\) - ориентация отверстия , которая указывает на отверстие отверстия, которое связано с положительным или отрицательным сигналом в точке S.

\(\alpha\) - угол струи, который рассчитывается по аппроксимации формулы фон Мизеса (2):

(2)#\[\alpha_{jet}=0.3663+0.8373\cdot (1-e^{\frac{-h}{1.848\cdot c}})\]

где:

c - радиальный зазор;

h - высота отверстия.

1. Площадь отверстия#

Для регулируемых отверстий установка Направление открытия на Положительное указывает, что отверстие открывается, когда элемент управления выдвигается, а Отрицательное указывает, что отверстие открывается, когда элемент управления втягивается.

Область утечки считается небольшой областью, открытой для потока, когда отверстие закрыто, что обеспечивает числовую непрерывность. Кроме того, ненулевой коэффициент сглаживания может обеспечить повышенную числовую стабильность, когда отверстие находится в почти закрытом или почти открытом положении.

Круглые отверстия

Установка Форма отверстий на Круглые равномерное распределение заданного пользователем количества отверстий по периметру втулки с одинаковыми диаметрами и центрами, расположенными в одной плоскости, рис. 1 :

Открытая площадь рассчитывается как (3):

(3)#\[A_{orifice}=n_0 \cdot \frac{d_0^2}{8}\cdot(\theta-sin\theta)+A_{leak}\]

Угол открытия отверстия θ задается управляющим сигналом в S (4):

(4)#\[\theta=2 \cdot cos^{-1} (1-\frac{2\cdot \Delta S}{d_0})\]

где:

\(n_0\) - количество отверстий;

\(d_0\) - диаметр отверстий;

\(A_{leak}\) = c \(\cdot\) d\(_0\)\(\cdot\) n\(_0\)

\(\Delta S\) – расстояние перемещения органа управления от начального положения.

Максимальная открытая площадь составляет (5):

(5)#\[A_{max}=\frac{П}{4} \cdot d_0^2 \cdot n_0 + A_{leak}\]

Прямоугольное отверстия

Настройка Форма отверстий - Прямоугольные для моделирования одной прямоугольной прорези в трубной муфте, рис. 2 :

Для отверстия с прорезью в прямоугольной втулке открытая площадь равна (6):

(6)#\[A_{orifice}=w\cdot \Delta S+A_{leak}\]

где w — ширина отверстия.

Максимальное расстояние открытия между гильзой и корпусом составляет (7):

(7)#\[A_{max}=w\cdot \Delta S_{max}+A_{leak}\]

где \(\Delta S_{max}\) – это расстояние между пазовым отверстием и расстоянием между закрытым и открытым отверстием.

При минимальной площади отверстия отверстия площадь утечки составляет (8):

(8)#\[A_{leak}=c\cdot w\]

2. Численно сглаженное смещение#

В крайних значениях диапазона открытия отверстия вы можете поддерживать числовую устойчивость в своей симуляции, регулируя блок коэффициентом сглаживания. Блок применяет функцию сглаживания к каждому расчетному смещению, но в первую очередь влияет на симуляцию в крайних значениях этого диапазона.

Если параметр Область сглаживания в крайних положениях клапана (от 0 до 1) не равен нулю, блок плавно насыщает отверстие отверстия между 0 и \(\Delta S_{max}\), где \(\Delta S_{max}\):

Значение параметра Диаметр отверстия, когда Форма отверстий установлена на Круглые.
Значение параметра Полный ход золотника, когда Форма отверстий установлено на Прямоугольные.

3. Уравнение массового расхода#

Масса сохраняется за счет клапана (9):

(9)#\[\dot m_{A}+\dot m_{B}=0\]

Массовый расход через клапан рассчитывается как (10):

(10)#\[\dot m\:=\:\frac{C_{d}\:\cdot A_{orifice}\:\cdot \:\sqrt{2\:\cdot \:\bar\rho}}{\sqrt{PR_{loss}\:\cdot \:(1-(\frac{A_{orifice}}{A_{port}})^2)}}\:\cdot \frac {\Delta p}{(\Delta p^2+\Delta p_{crit})^{1/4}}\]

где:

\(C_d\) - коэффициент разряда;

\(A_{orifice}\) - открытая площадь отверстия, за исключением случаев, когда:

Открытие больше или равно площади перемещения золотника между закрытым и открытым расстоянием между отверстиями. Тогда площадь отверстия составит \(A_{max}\).
Отверстие отверстия меньше или равно минимальному расстоянию открытия. Тогда площадь отверстия равна утечке.

\(A_{port}\) - площадь поперечного сечения портов A и B;

\(\bar\rho\) - средняя плотность жидкости;

\(\Delta p\) - разница давлений на клапане \(p_A\) - \(p_B\)

Критический перепад давления \(\Delta p_{crit}\), представляет собой перепад давления, связанный с критическим числом Рейнольдса, Re\(_{crit}\), точкой перехода режима потока между ламинарным и турбулентным потоком (11):

(11)#\[\Delta p_{crit}\:=\:\frac{\Pi\:\cdot \:\bar\rho}{8\cdot A_{orifice}}\cdot \:(\frac{\nu\:\cdot Re_{crit}}{C_{d}})^2\]

Потеря давления описывает снижение давления в клапане из-за уменьшения площади. Потери PR рассчитываются как (12):

(12)#\[PR_{loss}\:=\:\frac{\sqrt{1-(\frac{A_{orifice}}{A_{port}})^2\cdot (1-C_{d}^2)}-C_{d}\cdot \:\frac{A_{orifice}}{A_{port}}}{\sqrt{1-(\frac{A_{orifice}}{A_{port}})^2\cdot (1-C_{d}^2)}+C_{d}\cdot \:\frac{A_{orifice}}{A_{port}}}\]

Восстановление давления описывает положительное изменение давления в клапане из-за увеличения площади. Если вы не хотите фиксировать это увеличение давления, снимите флаг Восстановление давления. В этом случае \(PR_{loss}\) равен 1.

Закон сохранения энергии (13):

(13)#\[\phi_А+\phi_B=0\]

где:

\(\phi_А\) - поток энергии на входе, [Вт];

\(\phi_B\) - поток энергии на выходе, [Вт].

4. Свойства#

Свойство	Значение по умолчанию	Описание	Единицы измерения
Форма отверстий: Круглые; Прямоугольные	Круглые	-	-
Направление открытия: Положительное; Отрицательное	Положительное	-	-
Восстановление давления	выкл	-	-
Ширина прямоугольного отверстия	0.01	Доступно, когда `Форма отверстий` - `Прямоугольные`	м
Полный ход золотника	0.005	Доступно, когда `Форма отверстий` - `Прямоугольные`	м
Диаметр отверстия	5e-3	Доступно, когда `Форма отверстий` - `Круглые`	м
Количество отверстий	6.0	Доступно, когда `Форма отверстий` - `Круглые`	шт
Смещение золотника в закрытом положении	0.0	-	м
Площадь сечения портов	0.07	-	м\(^2\)
Площадь утечки	1e-10	-	м\(^2\)
Коэффициент восстановления	0.64	Доступно, когда `Восстановление давления` - `вкл`	-
Критическое число Рейнольдса (расчёт потерь при нулевом перепаде)	150.0	Число Рейнольдса, при котором происходит переход от ламинарного режима течения к турбулентному	-
Область сглаживания в крайних положениях клапана (от 0 до 1)	0.01	-	-

5. Входы и выходы#

Параметры	Вход/Выход	Описание	Единицы измерения	Тип порта
Смещение золотника	Вход	-	м	Автоматика
Вход	Вход	-	-	Теплогидравлика
Выход	Выход	-	-	Теплогидравлика

Для того, чтобы посмотреть возможности подключения блока необходимо перейти на страницу Описание портов блоков