一种电磁阀系统高精度一维仿真方法与流程

1.本发明涉及电磁阀系统仿真的技术领域，尤其是涉及一种电磁阀系统高精度一维仿真方法。


背景技术：

2.amesim作为西门子公司开发的多物理场一维仿真分析平台，其在汽车行业得到了广泛应用，可用于液压系统的一维仿真分析，从而完成对电磁阀性能的模拟。
3.虽然该系统用于一维仿真时的计算效率较高，但无法精准模拟电磁阀内部三维空间内的磁场及流动，为了更加准确的模拟电磁阀系统的关键特性，需要建立更高精度和更高效的性能仿真模型。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种电磁阀系统高精度一维仿真方法，其具有提升效率、提高模拟精度的优点。
5.本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
6.一种电磁阀系统高精度一维仿真方法，包括如下步骤：
7.s1、建立电磁阀系统的有限元模型，所述有限元模型至少包括电磁功能模块以及液压功能模块，所述电磁功能模块不包括与磁场无关的部件，所述液压功能模块不包括与油液流动无关的部件；
8.s2、使用三维电磁仿真工具计算电磁力的数据网格；
9.s3、使用cfd工具计算流量及液动力的数据网格；
10.s4、将步骤s2中计算得到的电磁力的数据网格和步骤s3中计算得到的流量及液动力的数据网格转换成可用于一维系统分析的数据格式，得到相应的数据表格；
11.s5、建立可导入外部数据的电磁阀系统的一维仿真模型，将步骤s4中得到的数据表格导入所述一维仿真模型中。
12.通过采用上述技术方案，在对电磁阀进行模拟时，通过三维仿真工具模拟出电磁阀系统的电磁力、流量、液动力，并将这个关键参数的数据网耦合进一维系统仿真中，从而提高系统整体的计算精度，使得系统模拟可以在保证计算效率的基础上，大大提高了计算精度。
13.本发明进一步设置为：所述步骤s1中，与磁场无关的部件包括但不限于线圈支架、导电针和隔磁环。
14.本发明进一步设置为：所述步骤s1中，与油液流动无关的部件包括但不限于密封圈、滤网和弹簧。
15.本发明进一步设置为：所述步骤s2具体为：使用三维电磁仿真工具分别计算不同电流点的电磁力和不同行程位置点上的电磁力，并通过数据拟合方式形成电磁力数据网格。
16.本发明进一步设置为：所述步骤s3具体为：使用cfd工具计算至少5个不同压差以及5个不同油温条件下的流量及液动力，得到流量及液动力数据，并通过数据拟合方式得到流量及液动力计算公式中的系数，再通过拟合公式得到所有油温条件和压差条件下的流量及液动力数据网格。
17.本发明进一步设置为：所述三维流场分析工具为ansys公司开发的cfx软件。
18.本发明进一步设置为：所述步骤s4具体为：在一维仿真软件amesim中导入s2步骤中获得的电磁力的数据网格和s3步骤中获得的流量及液动力的数据网格，得到相应数据表格并生成data文件。
19.本发明进一步设置为：所述步骤s5具体为：使用amesim软件建立电磁阀系统的一维仿真模型，通过添加数据表格来代替一维系统模型中原有的电磁力、流量及液动力计算功能。
20.综上所述，本发明的有益技术效果为：
21.1.使用一维系统仿真来模拟整个电磁阀系统的性能，效率较高；
22.2.在使用一维系统仿真的基础上，将高精度的三维仿真数据与一维系统仿真模型进行耦合，提高了模拟精度。
附图说明
23.图1是一维系统仿真方法的流程示意图；
24.图2是本申请中电磁阀的几何模型示意图；
25.图3是电磁头部分仿真模型的示意图；
26.图4是液压部分仿真模型的示意图；
27.图5是电磁力数据网格的整体示意图；
28.图6是流量数据网格的整体示意图；
29.图7是液动力数据网格的整体示意图。
具体实施方式
30.以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
31.参照图1，为本发明公开的一种高精度电磁阀系统一维仿真方法，包括如下步骤：
32.s1，将如图2所示的电磁阀几何模型分别导入scdm中生成两个仅有电磁和液压模块的有限元几何模型。首先抑制液压模块，并删除线圈支架、导电针、隔磁环等不参与磁路通路的零件，获得如图3所示的电磁头部分仿真模型，将电磁头部分仿真模型导出为.sat格式的几何文件。再抑制电磁模块，将液压模块中不涉及油液流动的零件删除，零件包括但不限于密封圈、滤网和弹簧等；再将各个流道的流体域抽取出来，获得如图4所示的液压部分仿真模型，将液压部分仿真模型导出为scdm格式的几何文件。
33.s2，参照图5，将s1步骤中的.sat几何文件导入maxwell软件中，进行电磁力分析，maxwell为ansys公司开发的一种电磁场分析软件。在进行磁场力分析时，每间隔0.2a取一个电流点，间隔0.1mm为一个行程位置进行计算，从而得到电磁力的数据网格。
34.s3，参照图6和图7，将s1步骤中的scdm几何文件导入ansys软件中，首先生成mesh文件，然后导入cfx软件中进行流体分析，cfx软件为ansys公司开发的一款cfd分析软件。按
每间隔0.1mm为一个行程位置，压差边界选取1bar，5bar，10bar，30bar，60bar合计5种进行计算，得到流量和液动力的数据网格。并使用如下拟合方法分别求出流量和液动力的拟合曲线，最终得到所有工况下的流量和液动力数据库。
35.拟合方法分别为：
[0036][0037][0038]
上述公式中，(a,aq)代表流量的系数，(af,bf)代表液动力的系数，q代表流量，f代表液动力，
△
p代表压差。
[0039]
s4，将步骤s2中得到的电磁力的数据网格、步骤s3中得到的流量及液动力数据库转换为amesim软件可识别的.data格式文件，从而获得了电磁力、流量、液动力三个data文件。
[0040]
s5，通过amesim软件建立一维仿真模型，在一维仿真模型中导入在s4步骤中得到的三个data文件，从而将三维仿真结果耦合在一维仿真模型中。
[0041]
本实施例的实施原理为：在对电磁阀进行模拟时，通过三维仿真工具模拟出电磁阀系统的电磁力、流量、液动力，并将这个关键参数的数据网耦合进一维系统仿真中，从而提高系统整体的计算精度，使得系统模拟可以在保证计算效率的基础上，大大提高了计算精度。
[0042]
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种电磁阀系统高精度一维仿真方法，其特征在于：包括如下步骤：s1、建立电磁阀系统的有限元模型，所述有限元模型至少包括电磁功能模块以及液压功能模块，所述电磁功能模块不包括与磁场无关的部件，所述液压功能模块不包括与油液流动无关的部件；s2、使用三维电磁仿真工具计算电磁力的数据网格；s3、使用cfd工具计算流量及液动力的数据网格；s4、将步骤s2中计算得到的电磁力的数据网格和步骤s3中计算得到的流量及液动力的数据网格转换成可用于一维系统分析的数据格式，得到相应的数据表格；s5、建立可导入外部数据的电磁阀系统的一维仿真模型，将步骤s4中得到的数据表格导入所述一维仿真模型中。2.根据权利要求1所述的一种电磁阀系统高精度一维仿真方法，其特征在于：所述步骤s1中，与磁场无关的部件包括但不限于线圈支架、导电针和隔磁环。3.根据权利要求1所述的一种电磁阀系统高精度一维仿真方法，其特征在于：所述步骤s1中，与油液流动无关的部件包括但不限于密封圈、滤网和弹簧。4.根据权利要求1所述的一种电磁阀系统高精度一维仿真方法，其特征在于：所述步骤s2具体为：使用三维电磁仿真工具分别计算不同电流点的电磁力和不同行程位置点上的电磁力，并通过数据拟合方式形成电磁力数据网格。5.根据权利要求1所述的一种电磁阀系统高精度一维仿真方法，其特征在于：所述步骤s3具体为：使用cfd工具计算至少5个不同压差以及5个不同油温条件下的流量及液动力，得到流量及液动力数据，并通过数据拟合方式得到流量及液动力计算公式中的系数，再通过拟合公式得到所有油温条件和压差条件下的流量及液动力数据网格。6.根据权利要求5所述的一种电磁阀系统高精度一维仿真方法，其特征在于：所述cfd工具为ansys公司开发的cfx软件。7.根据权利要求1所述的一种电磁阀系统高精度一维仿真方法，其特征在于：所述步骤s4具体为：在一维仿真软件amesim中导入s2步骤中获得的电磁力的数据网格和s3步骤中获得的流量及液动力的数据网格，得到相应数据表格并生成data文件。8.根据权利要求7所述的一种电磁阀系统高精度一维仿真方法，其特征在于：所述步骤s5具体为：使用amesim软件建立电磁阀系统的一维仿真模型，通过添加数据表格来代替一维系统模型中原有的电磁力、流量及液动力计算功能。

技术总结
本发明涉及一种电磁阀系统高精度一维仿真方法，涉及电磁阀系统仿真的技术领域，包括如下步骤：S1、建立电磁阀系统的有限元模型；S2、使用三维电磁仿真工具计算电磁力数据网格；S3、使用CFD工具进行流量及液动力数据网格计算；S4、将步骤S2中计算得到的电磁力数据网格和步骤S3中计算得到的流量及液动力数据网格转换成可用于一维系统分析的数据格式；S5、建立可导入外部数据的电磁阀系统的一维仿真模型，并导入数据。本发明具有提升效率、提高模拟精度的优点。拟精度的优点。拟精度的优点。


技术研发人员：焦美玲
受保护的技术使用者：海力达汽车系统（常熟）有限公司
技术研发日：2022.07.18
技术公布日：2022/11/1