OrificeHoleSpool -带孔洞滑阀芯

1)        模型路径

TYHydraulicComponents.SlideValveSpool.OrificeHoleSpool

2)        图标设计

带孔洞滑阀芯模型图

3)        功能描述

带孔洞滑阀芯主要应用于液压阀类组件的建模，孔口形状可进行自定义选择，其孔的通流面积受阀芯运动控制，模型包括阀芯、套筒和孔的结构参数，通过自定义这些参数可自设计不同几何形状。

阀芯上受力来源于液体压力与外力，其端口portV_A处的压力作用在与孔口相邻的有效区域上并趋于打开孔口，端口 portV_B 的压力不直接作用在阀芯上，阀芯受力可以使用射流力来校正。模型内部portV_A和portV_B处不考虑容腔压力计算，需要在液压端口portV_A和portV_B处连接可传体积容腔，将体积传递到容腔内进行容腔压力计算，其中，端口 portV_B 不考虑体积输出，始终为0。

模型可通过设置InterfaceSwitchA和InterfaceSwitchB，选择液压端口为普通接口port_A、port_B或带体积变量接口portV_A、portV_B，默认为portV_A、portV_B。

模型机械接口flange_a和flange_b为阀芯运动接口，模型不考虑flange_a与flange_b之间距离，support_a和support_b表示外壳上接口，默认为关闭（隐式接地），设置方法配置中的useSupportT可选择打开。

模型可通过设置方法配置中的Reverese来确定外壳上方黑色箭头指向，默认为正向放置（黑色箭头与红色箭头指向一致），表示机械接口flange_a和flange_b的运动方向与阀芯运动方向一致，其中模型对位移无限制，可附加机械模型库中的质量块进行位移限制。

注：黑色箭头与红色箭头的指向并不代表机械接口运动方向，仅表示阀芯在壳内放置方向，实际机械接口运动方向默认为向右为正，由输入端决定。

4)        基本假设

        作用在阀芯上的压力为相对压力，消除大气压力的影响；

        模型不考虑热计算，温度为常温；

        B端口不考虑体积输出，始终为0；

        假定射流角为恒定；

        不考虑阀芯和筒壁之间的摩擦和液体的压缩等。

5)        模型接口

接口	变量	范围/单位	数据维度	数据类型	描述
portV_A (默认)	p	bar	[1]	Real	接口压力
	q	L/min	[1]	Real	接口体积流量
	V	ml	[1]	Real	接口体积
port_A (可选)	p	bar	[1]	Real	接口压力
	q	L/min	[1]	Real	接口体积流量
portV_B (默认)	p	bar	[1]	Real	接口压力
	q	L/min	[1]	Real	接口体积流量
	V	ml	[1]	Real	接口体积
port_B (可选)	p	bar	[1]	Real	接口压力
	q	L/min	[1]	Real	接口体积流量
flange_a	s	m	[1]	Real	接口位移
	f	N	[1]	Real	接口力
flange_b	s	m	[1]	Real	接口位移
	f	N	[1]	Real	接口力
support_a	s	m	[1]	Real	接口位移
	f	N	[1]	Real	接口力
support_b	s	m	[1]	Real	接口位移
	f	N	[1]	Real	接口力

6)        模型参数

tab参数	group参数	参数名称	默认值	单位	参数描述
常规	方法配置	InterfaceSwitchA	false	/	true：普通接口 false：带体积变量接口，默认为false
		InterfaceSwitchB	false	/	true：普通接口 false：带体积变量接口，默认为false
		useSupportT	false	/	true:平动接口打开 false:隐式接地，默认
		Reverese	false	/	true：反向放置 false：正向放置
		HoleType	圆孔	/	孔形状选择
	介质选择	Medium	高级油液模型	/	油液模型选择
	结构参数	len0	0	mm	初始压力腔长度
		x0	0	mm	初始阀开口量
		ds	10	mm	筒径
		dr	5	mm	杆径
		n	1	-	孔洞数量
		v0	0	ml	死区容积
	通流结构限制	xmin	0	mm	最小位移限制
		xmax	1e30	mm	最大位移限制
	圆孔	d	1	mm	孔径
	三角孔	triangle	30	deg	三角形开口角度
	矩形孔	rwidth	1	mm	矩形开口宽度
	梯形孔	inwidth	1	mm	梯形开口宽度
		trapangle	45	deg	梯形开口角度
	圆角梯形孔	inwidthedge	1	mm	圆角梯形初始开口宽度
		dedge	1	mm	圆角直径
高级	流体参数	kjet	0	/	若为0，则不考虑射流力，否则考虑射流力
		Cqmax	0.7	/	最大流量系数
		lambda_crit	100	/	临界流量数
		theta	69	deg	阀口射流角

7)        模型变量

变量类型	变量名称	单位	类型	描述
结果变量	pA	bar	Real	A端口表压值
	pB	bar	Real	B端口表压值
	pA_abs	bar	Real	A端口绝对压力
	pB_abs	bar	Real	B端口绝对压力
	qA	L/min	Real	A端口体积流量
	qB	L/min	Real	B端口体积流量
	dp	bar	Real	端口压差
	Q	L/min	Real	体积流量
	length	m	Real	腔体长度
	xlap	m	Real	阀口开度
		m2	Real	通流面积
	Cq	-	Real	流量数
		/	Real	流速数
	fjet	N	Real	射流力
	v	m/s	Real	阀芯相对缸体速度
	f	N	Real	组件受力
	s_rel_a	m	Real	flange_a相对于support_a位移
中间变量	dh	m	Real	水力直径
	fst	N	Real	稳态射流力
	A	m2	Real	阀芯有效面积
	xlim	m	Real	受限下阀开口量

8)        参数设置

1)        筒径ds必须大于杆径dr，杆径dr必须大于等于0；

2)        孔径d设置必须大于0，且小于筒径ds；

3)        孔洞数量n设置必须大于等于1；

4)        三角形开口角度triangle取值应满足0<triangle<180°；

5)        矩形开口宽度rwidth设置必须大于0；

6)        梯形开口宽度inwidth设置必须大于0，梯形开口角度trapangle取值应满足0<trapangle<90°；

7)        圆角梯形初始开口宽度inwidthedge设置必须大于0，圆角直径dedge设置必须大于0；

8)        最小位置限制xmin必须大于0，最大位置限制xmax必须大于等于xmin；

9)        kjet通常取值范围在0-1之间；

10)   最大流量系数Cqmax通常取值范围在0-1之间，且必须大于0；

11)   临界流量数lambda_crit取值必须大于0；

12)   阀口射流角theta取值应在0-90°之间；

13)   模型初始压力腔长度len0和死区容积v0用于计算初始容腔容积，初始阀开口量x0用于计算初始阀位移，其定义可详见“用户指南-元件结构参数说明”；

14)   射流力系数默认kjet为0即不考虑射流力，kjet为1时为考虑射流力，kjet也可为其他值来拟合实验数据；

15)   模型参数中最小位移限制xmin和最大位移限制xmax，仅来限制孔口通流面积，与阀芯位移限制无关。即设置xmin可用于模拟泄漏或特殊孔口通过流量，设置xmax可用于自定义设置孔口全开的流动面积；其中最小值xmin必须大于0，最大值xmax无论设置何值，孔口通流面积不超过筒径ds与杆径dr形成的环空面积；

9)        模型原理

如下图所示，该结构由阀芯与带阀口的阀座构成，通过阀芯运动，可以控制阀口的开口度。

阀芯结构参数图

1)        腔体长度和阀芯位移

2)        阀芯有效面积

3)        阀口开度

4)        阀口通流面积和水力直径计算

①      圆孔：

下图为孔洞剖面图，方便理解阀芯位移变化所产生的阀口通流面积和水力直径直径关系；

孔洞剖面图

         阀口通流面积

         水力直径

此处xlim介于xmin和min（xmax，d）之间。

②      三角形：

下图为三角形孔洞剖面图：

孔洞剖面图

         阀口通流面积

         水力直径

此处xlim介于xmin和xmax之间。

③      矩形孔：

下图为矩形孔洞剖面图：

孔洞剖面图

         阀口通流面积

         水力直径

此处xlim介于xmin和xmax之间。

④      梯形孔：

下图为梯形孔洞剖面图：

孔洞剖面图

         阀口通流面积

         水力直径

此处xlim介于xmin和xmax之间。

⑤      圆角梯形孔：

下图为圆角梯形孔洞剖面图：

孔洞剖面图

         阀口通流面积

         水力直径

此处xlim介于xmin和xmax之间。

注意：以上所有面积计算公式需乘以孔洞数量n

xmin设置通常为0，用户可以设置较小值来模拟泄露孔，xmax设置通常较大，用户也可设置比孔径d形成的环空面积更小值，用于自定义模拟孔最大值；

5)        腔体体积

6)        压力、体积流量方程

其中对于液压端口A体积流量需考虑阀芯运动引起的流量

7)        阀的稳态射流力，主要通过液体动量变化导致，该力趋向于阀门关闭

8)        实际射流力

当阀芯与套筒重叠时，

9)        阀芯受力方程

其中：

ρ	油液密度

10)    参考文献

无