Объект: HTV222O

Библиотека: HydroThermo2

Имя на уровне решателя: HTV222O

Аннотация: Распределительный клапан 2/2 2-го типа

Обозначение:

Порты (степени свободы) компонента:

№	Обозначение порта	Тип	Наименование порта
1	Port1	THYDRAULIC	Гидравлический порт 1
2	Port2	THYDRAULIC	Гидравлический порт 2
3	Port3	ISIGNAL	Сигнальный порт

Пользовательские параметры модели:

№	Параметр	Тип	Описание	Единица	Значение по умолч.
1	Cd	real	Коэффициент расхода		0.72
2	D	real	Диаметр, м	m	0.01
3	Fluid	real	Параметры среды		20
4	properties_fluid	list	Давление и температура среды		101325, 293.15

Расчетные и измеряемые величины:

№	Параметр	Описание	Единица
1	V_Pressure1	Давление на порте	Pa
2	V_SpecificEnthalpy1	Удельная энтальпия;	J/kg
3	V_Density1	Плотность рабочей среды;	kg/m**3
4	V_Temperature1	Температура рабочей среды на порте;	K
5	S_MassFlow1	Массовый расход на порте ;	kg/s
6	S_EnthalpyFlow1	Поток энтальпии на порте ;	W
7	V_Pressure2	Давление на порте	Pa
8	V_SpecificEnthalpy2	Удельная энтальпия;	J/kg
9	V_Density2	Плотность рабочей среды;	kg/m**3
10	V_Temperature2	Температура рабочей среды на порте;	K
11	S_MassFlow2	Массовый расход на порте ;	kg/s
12	S_EnthalpyFlow2	Поток энтальпии на порте ;	W
13	V_port3	Значение сигнала на порте (V)
14	X_port3	Значение интегральной функции от сигнала на порте (X)
15	A_port3	Значение производной функции от сигнала на порте (A)

Пример использования компонента

Модель распределительного клапана 2/2 тип 2 (HTV222O)

Элемент моделирует двухпозиционный двухлинейный распределительный клапан с управлением от внешнего сигнала. При значении сигнала = 0 клапан открыт и пропускает рабочую среду в обоих направлениях. При значении сигнала = 1 клапан пропускает среду только в направлении 1–2. Учитывает диаметр клапана, коэффициент расхода, свойства рабочей среды и параметры управляющего сигнала. Используется в гидравлических и пневматических системах для управления потоками, отсечки и переключения магистралей.

Проверка работы распределительного клапана при подаче сигнала.

Начальные данные:

Параметры модели (HTV222O1)

D = 0.01 - Диаметр клапана, м

Cd = 0.72 - Коэффициент расхода

properties_fluid = 101325, 293.15 - Давление и температура среды

Fluid = BaseLiquid1 - Имя объекта свойств среды (вода)

Параметры источника сигнала

VL = 0 - Пассивный уровень (клапан открыт в обоих направлениях)

VH = 1 - Активный уровень (клапан пропускает только в направлении 1–2)

D = 1 - Начальная задержка, с

FT = 1 - Продолжительность переднего фронта, с

HT = 1 - Продолжительность вершины импульса, с

BT = 1 - Продолжительность заднего фронта, с

CT = 0.0 - Период

Параметры граничных условий

P1 = 151325 Па - Давление на входном порту

P2 = 101325 Па - Давление на выходном порту

T = 293.15 К - Температура

Параметры интегрирования

end = 5 с - Время интегрирования

control = 1e-3 - Точность контроля

Схема тестирования:

Схема содержит распределительный клапан HTV222O1, установленный между источником давления 151325 Па и приёмником 101325 Па. На управляющий порт клапана подаётся трапециевидный сигнал с параметрами VL = 0, VH = 1, D = 1 с, FT = 1 с, HT = 1 с, BT = 1 с. Массовый расход через клапан измеряется датчиком Qt, давления на входе и выходе — датчиками P_in и P_out. Сигнал управляющего воздействия регистрируется как HTV222O.Sig. Результаты выводятся на осциллографы MassFlow, Pressure, InputSignal и Dynamic.

Результат:

Изменение режима работы клапана вызвано управляющим сигналом трапециевидной формы. При значении сигнала = 0 клапан открыт и пропускает среду в любом направлении. При значении сигнала = 1 клапан пропускает среду только в направлении 1–2.

На графике InputSignal показано изменение управляющего сигнала во времени: сигнал линейно возрастает от 0 до 1 за 1 с (начиная с t = 1 с), удерживается на уровне 1 в течение 1 с, затем линейно убывает до 0 за 1 с. На графике MassFlow показано изменение массового расхода: при открытом клапане (сигнал = 0) расход составляет примерно 0.56 кг/с; при переходе сигнала к 1 наблюдается кратковременный рост расхода (пик около 0.64 кг/с), затем расход падает до нуля; после снятия сигнала расход восстанавливается до 0.56 кг/с. На графике Pressure показано, что давления P_in = 151325 Па и P_out = 101325 Па остаются постоянными. Это подтверждает корректность работы модели распределительного клапана.

Формула для массового расхода через открытый клапан:

\[Q_m = C_d \cdot S \cdot \sqrt{2 \cdot \rho \cdot \Delta P}\]

где: \(C_d\) — коэффициент расхода, \(S = \frac{\pi \cdot D^2}{4}\) — площадь проходного сечения, м², \(\rho\) — плотность среды, кг/м³, \(\Delta P = P_{\text{in}} - P_{\text{out}}\) — перепад давления, Па.

При сигнале = 1 направление 2–1 блокируется, расход определяется только направлением 1–2.

Схема теста

Рисунок 1 - Схема теста

Графики результатов теста

Рисунок 2 - Управляющий сигнал HTV222O.Sig

Рисунок 3 - Массовый расход HTV222O.Qt

Рисунок 4 - Давления HTV222O.P_in и HTV222O.P_out