一维CFD和三维CFD对液压泵仿真对比

1 介绍 大家好，最近在Amesim微信交流群（进群请加微信：Amesim_ai）中答疑的时候，有学员提到Amesim气动压缩机不会设置参数，因此写一篇短文，做个详细介绍。 2 参数介绍 上图中是固定排量的一个气动压缩机模型，一共有三个参数：gas type index：用于指定气体的图标，获取气体的物性参数；compressor displacement：用于设置压缩机的排量，默认是100cc/rev；polytropic constant：气体常数k纵观上述几个参数，前两个十分明了，但是第3个参数大家经常不知道怎么设置，以至于使用的时候都保持了默认值。3 气体多变方程 Amesim在计算上述定排量气动压缩机的时候，采用的是气体多变方程，因此引入了气体常数。气体多变方程如下，其中P是气体的压力，V是气体的体积，n是多变指数，C是一个常数。在理想气体状态方程中，P是气体压力，V是气体体积，n是气体摩尔数，R是理想气体常数，T是气体温度。结合上述两个方程来看，在气体多变方程中： 当n=1时，实际上对应的是等温过程，T不变； 当n=γ时，对应的是绝热过程，γ是比热比，定压比热容Cp与定容比热容Cv的比值； 实际上的气动压缩机，我们知道既不可能是等温过程，也不可能是绝热过程，因此在Amesim中要求我们设置气体常数k，根据k的取值来决定压缩机的效率和计算结果。所以，大家下次想到如何设置压缩机效率的时候，其实都是包含到这个气体常数k中的。 4 气体常数k 既然元件要我们设置k的值，那就可以参考气体比热比γ，主要分如下四种情况：当k=1，如上文所述此为等温过程，压缩机无法为气体做功，如果做功则有温升，那么显而易见，压缩机效率为η=0； 当k=γ，如上文所述为绝热过程，一点能量都不浪费，所有机械功全部传递给了气体，此时压缩机效率为η=1； 当1<k<γ,表明既不绝热也不等温，压缩机给气体做功，还有一部分能量被传递给了环境中，这也是比较真实的情况，效率0<η<1。 当k>γ，此时效率η>1，表明除了压缩机压缩气体外，环境也在为气体加热，一些特殊场景下才会存在这种情况。 在得知上述取值后，我们就知道了如何标定气动压缩机了，我们只需要少数严格的实验，根据进出口气体状态，就可以推算出气体常数k的取值了。此时，依然要注意比热比γ与气体的类型有关，所以不区分气体的类型，直接保持参数为默认的k=1.35显然是不恰当的，得到的结果也就不正确了。5 气体比热比γ 在上一节中，我们知道想要设置气体常数k，需要参考气体的比热比γ。每一种气体的比热比γ都是可以计算的，γ=Cp/Cv，其中Cp是定压比热容，Cv是定容比热容。对于理想气体，还可以通过如下关系式计算：γ=1+R/Cv。其中R是理想气体常数（8.314J/(mol*k)），而Cv也可以通过如下公式计算： 对于单原子理想气体，如氦气氖气等，Cv=3R/2； 对于双原子理想气体，如氧气氮气等，Cv=5R/2； 除了上述方法以外，Amesim也可以通过如下模型直接查到任意气体的比热比γ，属实十分便捷。6 总结 实际上在以往建模过程中，越是简单的元件越是忽视其参数的设置。在Amesim中，模型算的准不准，十分考察模型的参数是否设置的准确。只有对参数有了准确的把握，自然就知道了如何去标定，如何设置才能得到可靠可信的结果。本文介绍了一个典型定排量气动压缩机参数的设置和标定，大家也可以再看看其它元件的参数，其实都大有名堂的。来源：Amesim学习与应用