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文章來源：http://articles.e-works.net.cn/cae/

　　仿真技術是以控制論、系統論、相似原理和信息技術為基礎，以計算機和專用的硬件設備為工具，借助系統模型對實際或設想的系統進行動態試驗研究的一門技術。航空仿真技術是重要的航空試驗之一，在預研和型號研制中具有重要的作用。

　　AMESim軟件于1995年由法國IMAGINE公司推出，是一種用于機械液壓系統建模與CAE仿真的軟件，近年來才開始在我國機械液壓行業中應用，該軟件以完全圖形化界面和積分算法自動選擇為主要特色，目前在航空發動機燃油系統等研究領域也開始得到應用。

　　1AMESim軟件的建模與仿真特點

　　AMESim軟件采用的建模方法類似于功率鍵合圖法，但要比功率鍵合圖法更先進一些。相似之處在于二者都采用圖形方式來描述系統中各元件的相互關系，能夠反映元件間的負載效應及系統中功率流動情況，元件間均可雙向傳遞數據，規定的變量一般都是具有物理意義的變量，都遵從因果關系。不同之處在于AMESim更能直觀的反映系統的工作原理，用AMESim建立的系統模型與系統T作原理圖幾乎一樣，而且對元件之間傳遞的數據個數沒有限制，可以對更多參數進行研究。

　　AMESim仿真軟件與其它仿真軟件的**區別在于可以在仿真過程中監視方程特性的改變并自動變換積分算法以獲得**結果。系統的數學模型實質上就是一些代數方程、普通微分方程以及偏微分方程，有時還包括微分一代數方程。仿真軟件的一個重要任務就是為這些方程提供一個**的求解環境。傳統的仿真軟件往往給出一個典型方法列表，開始仿真前必須從中選定積分方法，即使是專業的數學人員要做出一個正確的選擇也是很困難的，而且錯誤的方法會導致仿真的失敗或是較長的仿真時間。AMESim將積分算法的選擇變為自動，而且可以在仿真過程中根據方程特性的改變而采用與之相適應的積分算法，極大地提高了微分方程的求解效率。

　　此外，AMESim可以與其它軟件聯合以進行更復雜的混合領域仿真。其思想是：各個子系統在各白領域專用軟件下搭建，進行聯合仿真，然后用各軟件自身的處理T具對屬于各白領域的結果進行分析。從1.5版本以來AMESim便提供與復合體軟件ADAMS的接口。AMESim也提供與MATLAB/Simulink的接口，使MATLAB/Simulink中的控制器設計工具可以用于液壓系統中；非線性液壓系統也可以關于工作點線性化或者將整個液壓系統變換為可以在Simulink中使用的S函數。

　　2AMESim軟件在航空發動機燃油系統仿真中的應用舉例

　　航空發動機燃油調節器在今后的發展方向是數字式電子調節器，但目前液壓機械式調節器仍在大量地使用。由于液壓機械式調節器使用經驗豐富，在可靠性和繼承性等方面的優越性也使得液壓機械式調節器不可能被完全拋棄，即使在數字式電子調節器中，其執行部分也還是液壓機械式的。發動機性能的改進需要改善液壓機械式調節器的尺寸或形狀，滿足新型發動機性能及電子控制系統的要求。所以，開展對液壓機械式調節器的研究仍然是當前的重要任務。基于計算機仿真的諸多優點，采用AMESim軟件對航空發動機燃油系統中的燃油調節器進行研究不失為一種較好的方法。

　　在液壓機械式調節器中，當飛行條件或發動機轉速變化時，油泵出口油壓將改變，使分油活門進口油壓發生變化。分油活門進口油壓不穩定，會使調節器的性能經常變化，從而引起整個調節系統工作不穩定。為了減少飛行條件或發動機轉速變化對分油活門進口油壓的影響，在分油活門的進油道上裝有定壓活門，使進口油壓保持一定。

　　定壓活門由活門和調準彈簧組成，如圖1所示。

　　　　

圖1定壓活門

　　油門下面感受分油活門進口油壓，當進口油壓增大超過彈簧力保持的油壓時，活門上移，關小來油孔。此時，由于阻力增大，流動損失增大，因此進口油壓減小，恢復到規定的數值。反之，如果進口油壓小于規定的數值，活門在彈簧力作用下向下移動，開大來油孔，使油壓恢復到規定的數值。在某型發動機上，定壓活門保持的油壓為1.0MPa。

　　用AMESim軟件搭建定壓活門的模型如圖2所示。具體參數根據零件圖紙設置如下：BA0042-2的等效活塞面積8mm，等效活塞桿直徑6.5mm，孔徑1.6mm．閥門重疊量1.6mm，即相當于零位移時閥門是完全打開的；BAP16-2的等效活塞面積8mm，等效活塞桿直徑0，彈簧率為3.5N/mm；BAP12-2的等效活塞面積8mm，等效活塞桿直徑0mm。BAI21-2的質量設為0.5kg，移動范圍為0-2mm。由于某型發動機主燃油泵的**壓力為80bar，故輸入的壓力變化情況設為如圖1中虛線所示，以模擬泵后壓力隨著油泵轉速增加和減小時的變化情況；可變節流孔的直徑在CAE仿真時間內在0-3.6mm的范圍內變化，以模擬分油活門移動引起的流通面積的變化。要求定壓活門出口保持的油壓為10±1bar。

　　　　

圖2用AMESim軟件建立的定壓活門模型

　　因為定壓活門在初始位置是完全打開的，在進口壓力達到10bar之前不會動作，當進口油壓超過10bar之后才會采取關小活門開度的方式來保持出口油壓在10bar左右。所以當Pin=10bar時，計算可得彈簧的預緊力f=28.26N。

　　仿真時間為50s，采樣間隔為0.1s。仿真結果如圖3-圖5所示。

　　　　

圖350s時的部分仿真結果數據

　　由圖3可以看出，仿真結束時進口油壓為10bar，出口油壓為9.2lbar，活門開度為1.47mm，活門位移為0.13mm；由圖4可以看出，盡管定壓活門進口油壓在10-80bar的范圍內變化，但其出口的油壓穩定在10bar附近，且滿足精度要求；由圖5可以看出活門位移范圍為0-1.5mm。通過改變彈簧的預緊力大小可以進一步研究彈簧預緊力對定壓活門油壓及位移的影響。

　　　　

圖5定壓活門位移曲線

　　對于組成燃油調節器的其它元部件，均可采用類似的方法搭建模型，**組成一個完整的燃油調節系統。這樣便可以對整個燃油系統中的有關參數進行深入研究。

　　3結束語

　　雖然AMESim軟件在我國使用的時間還不算長，但憑借其自身的特點，如全圖形化用戶界面、豐富的CAE軟件仿真庫資源、較強的可擴展性以及與其它軟件的接口等功能，已經在相當廣泛的機械與液壓行業里得到了廣泛的應用。將AMESim軟件應用在航空發動機領域的實例目前還不算多，在這一領域對AMESim軟件的應用作進一步探索和開發將是有意義的。


資訊來源：http://articles.e-works.net.cn/cae/