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Amesim中流体管道材质参数的设置

3年前浏览4745

在实际的流体管网中,管道为弹性体,当管道内流体收到压缩时,管壁同时要发生膨胀,不同材质的管道,其杨氏弹性模量不同,管壁膨胀的情况也大不相同,进而对流体系统中压力特性的影响也不相同。

Amesim中的管道模型为通用模型,参数设置中并没有单独的材料选项,针对不同的管道材质,主要是通过设置其杨氏模量来体现不同的材质。本文以Amesim中常用的C-R管道模型为例,对比分析了不同材质对管道压力特性的影响。

01 模型介绍

管道模型如下图所示,油液介质模型选择的是美孚DTE25液压油;流量源为理想流量源,设置参数5s内流量由0线性增长至500L/min管道子模型为HL0001,即C-R型,管径5mm,管长0.1m,材料分别为不锈钢、铝与橡胶,对应的杨氏模量分别为2.06e6bar7.00e5bar5.00e3bar,在parameter模式下,将管道的参数“Young's modulus for material”设置成对应的值,如图2所示;管道末端的油箱参数使用默认值,压力为0bar仿真时间设置为10s,其中0-5s,流量由0增加至500L/min5s之后,流量保持在500L/min

(图1:管道模型图

(图2:管道参数

02 仿真结果

取管道模型靠近流量源的端口压力绘制仿真结果图,如下图所示,由于管道末端油箱压力为0bar,则该端口压力即为通过一定流量时管道两端的压差。对于不锈钢与铝材质的硬质管道,其仿真曲线基本重合,仿真结果相差很小,稳定之后的压力分别为366.0575bar与365.6431bar,两者之间压力差可以忽略不计;而对于橡胶材质软管,其压力值则区别较为明显,为302.5815bar。

(图3:管道压差

这三种管道内部的流速如图4所示,不锈钢管与铝管流速几乎相同,为424m/s,橡胶软管流速相对较慢,为391.6m/s。对比图3与图4可得,管道两端压差越小,相应的流速也越小。

(图4:管内流速

由于三种管道所流通的体积流量均为500L/min,而三种管道内部流速不同,为了通过相同的体积流量,则管道的截面积也会不同,即管径也会有所区别,下图为三种管道的管径变化图,相对于最初参数设置时的5mm,不锈钢管与铝管管径几乎没有变化,均为5mm,而橡胶软管管径则随着流量的增大逐渐增加,最终稳定为5.202mm,这说明在高压下软管发生膨胀导致管径增大。

(图3:管道内径

03 总结

因此,在液压系统仿真建模时,需要考虑管道的材质,随着压力的升高,管道在高压下会发生膨胀,导致内径增大。不同材质的管道其膨胀效果不同,对于常用的硬质钢管,几乎不会发生膨胀,可认为内径保持不变;而对于橡胶软管,则膨胀效果非常明显,其对流体流动的影响便不能忽略。

Amesim中的管道模型参数中没有单独的材质选项,可通过设置其杨氏模量参数来表达材质的不同。

——END——

仿真体系流体基础AMESim
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首次发布时间:2020-09-14
最近编辑:3年前
batt
本科 *****:Amesim学习与应用
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