基于AMESim的某风洞喷雾供水系统设计与研究

　　在风洞设计中,经常会涉及到液压系统的设计。在实际工作中,要求一个比较完善的液压系统不仅应有良好的静态性能,而且还应具有良好的动态性能。以前在进行研究和设计时,常常凭借所掌握的知识和经验用真实的元部件构成一个动态系统,然后在这个系统上进行实验,研究结构参数对系统动态特性的影响。用这种方法进行参数调节比较困难,而且一次性成功的把握很小。有些实际的系统又较为复杂,很难考虑全面,常常是在后期订货、安装和调试中再根据实际情况进行修改,要花费大量的人力、物力和时间。如今,利用液压仿真技术,可以在设计中预测系统性能,减少设计时间,还可以通过仿真对所设计的系统进行整体分析和评估,从而达到优化系统、缩短设计周期和提高系统稳定性的目的。

　　AMESim (AdvancedModelingEnvironment forSmi-ulations of engineering systems,简称AMESim )是法国IMAGINE公司自1995年开始推出的一种新型的高级建模和仿真软件,该软件包含IMAGINE的专门技术,并为工程设计提供交互能力。AMESim是完整的系统工程高级建模与仿真平台,能对多学科跨专业复杂系统进行建模,分析耦合性能,研究元件及系统的稳态、动态性能。该平台由液压、机械、信号控制、两相流等一系列专业应用库组成,每个专业应用库又包含若干子模型元件,所有的子模型元件都经过工程验证,保证了模型的可靠性。在AMESim平台上,工程师采用基于物理学、模块化的建模方式创建复杂的多学科领域系统模型,研究元件或者系统的稳态、动态性能。面向工程应用的定位使得AMESim在航空航天工业、汽车制造和传统液压行业等领域得到了广泛的应用。

　　作者以某风洞喷雾供水系统设计为例,利用AMESim的仿真结果选择合适的蓄能器,有效地吸收柱塞泵的脉动和阀门开关引起的液压冲击;通过多次仿真对喷雾供水系统进行了优化,得到了合理的元器件参数;最后,对系统的试验数据和仿真结果进行比较,也证明了液压仿真技术的有效性。

　　1　喷雾供水系统概要

　　某风洞喷雾供水系统技术要求为,供水主管路最高压力为3MPa,最大流量为200 g/s (约720 L/h);喷嘴处最大压力为2MPa,压力控制精度为1%。根据要求,作者进行了初步的方案设计。系统原理图如图1所示。

　　普通的多级离心泵无法达到要求压力,选择国产柱塞式计量泵,最高排出压力为3·5MPa,最大流量约为1 000 L/h。考虑到柱塞泵会产生压力波动,选择一个蓄能器来吸收泵的脉动。选择用手动减压阀和背压调压阀来调节系统主路压力,用电磁阀来控制喷嘴的开关。考虑到各种阀的开关会产生液压冲击,选择一个蓄能器来吸收液压冲击。元器件选择的难点在于蓄能器的选择,因为不知道计量泵压力波动的具体情况,需要根据仿真结果选择合适的蓄能器。也将通过仿真来了解系统性能,进行系统分析和评估,从而优化系统、提高系统的稳定性。