ГПС - Гидравлический дроссель с регулированием по произвольному параметру

 
в палитре на схеме

Блок моделирует течение жидкости через дроссель с регулируемой площадью проходного сечения. Площадь регулируется по произвольному параметру, которым может выступать перемещение, время, давление, температура и т.д.

Дроссель соединяет две полости (это могут быть как отвлеченные полости, так и полости гидромашин и гидроустройств). Полость, из которой происходит истечение, считается полостью-источником. Полость, в которую поступает рабочая среда из дросселя, считается полостью-приёмником.

Режим течения жидкости (зависимость расхода от числа Рейнольдса) учитывается автоматически.

Свойства

Наименование свойства Единицы Обозначение
Коэффициент массового расхода дросселя при прямом токе рабочей среды и турбулентном режиме mu_dr_t_prjam
Коэффициент массового расхода дросселя при обратном токе рабочей среды и турбулентном режиме mu_dr_t_obr
Вектор значений аргумента (x, м или t, сек или p, Па или др.) argument
Вектор значений площади проходного сечения дросселя м2 func_1
Вектор значений смоченного периметра м func_2
Критическое число Рейнольдса Re_kr
Рабочая среда liquid_type

Свойства «Вектор значений аргумента (x, м или t, сек или p, Па или др.)» и «Вектор значений площади проходного сечения дросселя» определяют зависимость площади проходного сечения дросселя от регулирующего параметра.

Свойства «Вектор значений аргумента (x, м или t, сек или p, Па или др.)» и «Вектор значений смоченного периметра» определяют зависимость смоченного периметра проходного сечения дросселя от регулирующего параметра.

Свойство «Рабочая среда» задается путем выбора из выпадающего списка в столбце «Значение» окна свойств блока. Для описания теплофизических свойств жидкостей используется набор процедур типа «liquid».

Параметры

Наименование параметра Единицы Обозначение
Массовый расход рабочей среды кг/с _G
Объемный расход рабочей среды л/мин _Q
Абсолютное давление рабочей среды на входе дросселя Па _p_vh
Абсолютное давление рабочей среды на выходе дросселя Па _p_vyh
Плотность рабочей среды на входе дросселя кг/м3 _ro_vh
Эффективная площадь проходного сечения дросселя м2 _F_dr_ef
Коэффициент расхода дросселя _mu_dr
Число Рейнольдса для потока в дросселирующей щели _Re

Первоначально считается, что на порт «source» блока поступает сигнал от полости-источника. Возможная смена направления течения учитывается в блоке автоматически.

Для возможности визуальной фиксации смены направления течения рабочей среды, массовый расход, выдаваемый как параметр блока, будет иметь отрицательное значение в случае, если истечение происходит из полости, которая изначально принята полостью-приёмником.

Параметр «Абсолютное давление рабочей среды на входе дросселя» показывает абсолютное давление рабочей среды в полости, являющейся источником в текущий момент времени.

Параметр «Абсолютное давление рабочей среды на выходе дросселя» показывает абсолютное давление рабочей среды в полости, являющейся приемником в текущий момент времени.

Входные/выходные порты и связь с другими блоками библиотеки

Блок имеет два входных порта «source» и «recipient» типа «ГПС гидравлическая связь» и один входной порт «arg» типа «Математическая связь».

Порты «source» и «recipient» предназначены для соединения с блоками библиотеки «ГПС», моделирующими полости, гидроцилиндры, трубы и граничное условие типа «Давление и температура жидкости».

Порт «arg» предназначен для соединения с блоками библиотеки «Автоматика» (например, с блоком Кнопка) и с блоками типа «ГПС – Датчик» и «ГПС – Манометр» библиотеки «ГПС».

Примеры соединения блока с блоками библиотек «ГПС» и «Автоматика» приведены на рисунке (Рисунок 1).

Рисунок 1. Примеры соединения блока с другими блоками библиотеки «ГПС»

Математическая модель

Модель состоит из следующих зависимостей:

где

Gist - массовый расход рабочей среды через дроссель, как сигнал, выдаваемый на порт «source» блока;

Gpr - массовый расход рабочей среды через дроссель, как сигнал, выдаваемый на порт «recipient» блока;

pist - абсолютное давление рабочей среды, как сигнал, поступающий на порт «source» блока;

ppr - абсолютное давление рабочей среды, как сигнал, поступающий на порт «recipient» блока;

Gdr - массовый расход рабочей среды через дроссель;

Fdref - эффективная площадь дросселя;

ρvh - плотность рабочей среды на входе дросселя;

pvh - абсолютное давление на входе дросселя;

pvyh - абсолютное давление на выходе дросселя;

μdr - коэффициент расхода дросселя;

Fdr - площадь проходного сечения дросселя;

f1 - функция, определяющая зависимость плотности рабочей среды от ее абсолютного давления и температуры;

Tvh - температура рабочей среды на входе дросселя;

μdr.t - коэффициент расхода дросселя при турбулентном режиме течения;

Redr - число Рейнольдса для потока в дросселе;

Rekr - критическое число Рейнольдса для потока в дросселе;

f2 - функция, определяющая зависимость коэффициента кинематической вязкости рабочей среды от ее абсолютного давления и температуры;

x - регулирующий параметр;

Tist - температура рабочей среды, как сигнал, поступающий на порт «source» блока;

Tpr - температура рабочей среды, как сигнал, поступающий на порт «recipient» блока;

μdr.tpr - коэффициент расхода дросселя при турбулентном режиме и прямом токе рабочей среды;

μdr.tobr - коэффициент расхода дросселя при турбулентном режиме и обратном токе рабочей среды;

vvh - коэффициент кинематической вязкости рабочей среды на входе дросселя;

ddr - гидравлический диаметр дросселя;

f3 - функция, определяющая зависимость коэффициента кинематической вязкости рабочей среды от ее абсолютного давления и температуры;

Pdr - – смоченный периметр проходного сечения дросселя;

f4 - функция, определяющая зависимость смоченного периметра проходного сечения дросселя от регулирующего параметра.

Объемный расход рабочей среды, являющийся одним из параметров блока, вычисляется по зависимости:

Способ описания зависимости коэффициента расхода дросселя от числа Рейнольдса с помощью уравнения (*) заимствован из работы [1, стр. 49].

Литература

  1. Данилов Ю.А. Аппаратура объемных гидроприводов: рабочие процессы и характеристики / Ю.А. Данилов, Ю.Л. Кирилловский, Ю.Г. Колпаков. – М.: Машиностроение, 1990. – 272 с.