流体动力学仿真优化方案

流体动力学主要讨论液体的流动状态、运动规律和能量转换等问题。这些都是液体动力学的基础及液压传动中分析问题和设计计算的理论依据。流体运动时，因重力、惯性力、黏性摩擦等影响，其内部各处质点的运动状态是各不相同的，这些质点在不同时间、不同空间的运动变化对液体的能量损耗有影响。

液体连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的一种表现形式。根据质量守恒定律，液体流动时既不能增加也不能减少，而且液体流动时又被认为几乎不可压缩的。根据质量守恒定律，在单位时间内流过两个截面的液体质量相等，即

当忽略液体的可压缩性时，即ρ1=ρ2，则

由于通流截面是任意选取的，故

因此，不管通流截面的平均流速沿着流程怎样变化，流过不同截面的流量是不变的；液体流动时，通过管道不同截面的平均流速与其截面大小成反比。

例10.1　连通液压缸如图10.7所示。通入左侧小液压缸的流量为Q1=25 L/min，d1=20 mm，D1=75 mm，d2=40 mm，D2=125 mm。假设没有泄露，求大小活塞运动速度v1，v2。

图10.7　连通液压缸

解　根据流量连续性方程（10.20），则

进入AMESim草图模式，创建如图10.8所示的仿真草图，回路中的元件取自液压元件设计库。(www.xing528.com)

搭建完成后，进入子模型模式，设置所有元件为主子模型。

然后进入参数模式，设置回路中的参数见表10.1。其中没有提及的元件参数保持默认值。

图10.8　连通液压缸仿真草图

1，2，3，4—液压缸；5—泵

表10.1　元件参数设置

进入仿真模式，运行仿真，选择元件1。在变量窗口中，观察元件1的运动速度，即“velocity port3”，如图10.9所示。可知，仿真结果与计算结果相同，表明了仿真的正确性。

图10.9　液压缸1活塞运动速度

图10.10　液压缸2活塞运动速度

选择元件4，同样观察其速度（见图10.10），与结算结果相同。