Amesim仿真杯中之水

大家好，在制作第1期课程的时候，为了说明Amesim在建模方面的便利性，提到了一个简单的例子，但是当时没有做，以至于到了今天偶尔还有小伙伴问怎么计算，今天在这里简单的演示一下，供大家参考。

问题：一个底部半径180mm，高度为200mm的水杯，里面水位初始高度200mm，此时水杯缓慢倾斜一个角度 θ，水杯中的水会流出，忽略水的张力，设水杯中剩余水的体积为v，求v和 θ的关系。

分析：随着水杯的倾斜，水面依然保持这水平面，相当于以杯口最低点划分一个水平线，切割整个玻璃杯，剩余部分体积就是v。杯底露出之前体积v由超过杯底之前的圆柱体加圆拱体组成，杯底露出之后体积v就是圆拱体体积。好在是圆柱体杯子，理论计算还算简单，如果是不规则的形状，理论计算就会很困难。实际上我们平常用的很多油箱就是不规则的。

Amesim建模：

我们看到这个是一个容积模拟，很容易联想到油箱库，用油箱库建模再合适不过，因此建模如下：

左侧三个图标定义介质，主要包括水和空气，在水杯中的液体流出的时候，需要补充空气进去。

中间图标是用于定义水杯姿态的，可以分别定义不同轴的旋转角度和三个方向的加速度，共同施加到水杯模型中。

右侧油箱模型模拟水杯，测量水杯的水位、重心，定义水杯形状、位置和进出口信息。我们将水的流出位置和空气流入位置，都定义到水杯边沿处。

然后我们通过工具-CAD模块做一个圆柱体，尺寸为底半径80mm，高度200mm。在这里需要说明的是，不仅仅是圆柱体，通过任何三维软件做好的模型，都可以导入进来进行模拟，所以奇形怪状的模型也不在话下。

分片切割：

接下来按照不同角度，完成形状轮廓的自动分割。用到的工具是Flue system工具，选择我们做好的圆柱体，设置好重心划分方式、切割厚度、切割范围。原理是通过对整个水杯进行完整切片，实现连续计算，最终会输出不同角度切割下的水杯数据。

计算结果：

将切割完的模型数据，载入仿真模型中开始计算。计算完的结果如下，我们看到随着水杯角度的不断倾斜，留存的水越来越少，同时也可以看到剩余水的重心变化。而且越到后面流出的速度越快。

动画结果是自动生成的，非常方便，我们可以看到水杯轮廓、水量、重心等结果，也可以将角度值和水量结果拖到数据图标中对应起来。

结束语：

上面的案例中，采用的切割精度比较低，切割的越细，结果就越准确。通过本案例，我们只是使用了amesim油箱库中几个简单的元件。amesim油箱库功能十分强大的，例如模拟不规则油箱的加压、排水、吸油等等，也可以模拟油箱自由旋转，各方向加速度变化等等，都十分便捷。