CN112818485B - 闭合空间圆柱绕流作用力分析方法及装置 - Google Patents

闭合空间圆柱绕流作用力分析方法及装置 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种闭合空间圆柱绕流作用力分析方法及装置，所述方法包括：根据运动部件的工作状况、运动部件圆柱绕流段的结构参数和流体的性能参数，确定运动部件的开放空间内圆柱绕流受力的理论公式；根据闭合空间的物理参数、运动部件的结构参数、运动部件的工作状况和流体的性能参数进行闭合空间圆柱绕流三维数值仿真，对开放空间内圆柱绕流受力的理论公式进行修正，获得闭合空间圆柱绕流受力的三维仿真修正理论公式；根据三维仿真修正理论公式，确定运动部件的径向载荷。根据本公开的实施例的闭合空间圆柱绕流作用力分析方法，可将运动部件所受的三维作用力拟合成一维受力，使得对运动部件的受力分析简化，提升分析效率。

Description

闭合空间圆柱绕流作用力分析方法及装置
技术领域
本公开涉及计算机技术领域，尤其涉及一种闭合空间圆柱绕流作用力分析方法及装置。
背景技术
机械液压机构的运动部件在工作过程中受到闭合空间内三维方向的液压力作用，很难用简化的一维理论公式进行描述，而三维受力计算对算力要求较高。通过嵌入式电子控制单元对机械液压机构的关键运动部件进行在线分析多维动力，并通过电磁机构控制关键运动部件的运动状态时，对运动部件的受力计算的实时性要求高，现有的算法难以实现这一目标。对运动部件在闭合空间内受到的三维液压力计算进行简化并提出理论计算公式，对于提高电子控制系统的计算效率、实现电子控制系统的实时性非常重要。
发明内容
本公开提出了一种闭合空间圆柱绕流作用力分析方法及装置。
根据本公开的一方面，提供了一种闭合空间圆柱绕流作用力分析方法，包括：根据运动部件的工作状况、运动部件圆柱绕流段的结构参数和流体的性能参数，确定运动部件的开放空间内圆柱绕流受力的理论公式；根据闭合空间的物理参数、运动部件的结构参数、运动部件的工作状况和流体的性能参数进行闭合空间圆柱绕流三维数值仿真，对开放空间内圆柱绕流受力的理论公式进行修正，获得闭合空间圆柱绕流受力的三维仿真修正理论公式；根据所述三维仿真修正理论公式，确定所述运动部件的径向载荷。
在一种可能的实现方式中，所述工作状况包括流体的压力和流体的径向流速，所述运动部件圆柱绕流段的结构参数包括绕流段直径，所述运动部件的绕流段为圆柱体，所述流体的性能参数包括流体密度和粘性系数。
在一种可能的实现方式中，根据运动部件的工作状况、运动部件圆柱绕流段的结构参数和流体的性能参数，确定运动部件的开放空间内圆柱绕流受力的理论公式，包括：根据所述流体的径向流速、所述绕流段直径和所述流体密度和粘性系数，确定流体绕运动部件运动的雷诺数；根据所述雷诺数，确定流体的绕流系数；根据所述流体的径向流速、所述运动部件绕流段直径、所述流体密度和所述绕流系数，确定所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式。
在一种可能的实现方式中，根据闭合空间的物理参数、运动部件的结构参数、运动部件的工作状况和流体的性能参数进行闭合空间圆柱绕流三维数值仿真，对开放空间内圆柱绕流受力的理论公式进行修正，获得闭合空间圆柱绕流受力的三维仿真修正理论公式，包括：对闭合空间内受径向绕流的所述运动部件进行三维数值仿真运动分析，获得运动部件所受径向载荷的三维数值仿真结果；根据所述三维数值仿真结果对所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式进行修正，获得所述三维仿真修正理论公式。
在一种可能的实现方式中，所述三维数值仿真结果包括三维数值仿真修正系数，其中，对所述运动部件进行三维数值仿真运动分析，获得运动部件的径向载荷的三维数值仿真结果，包括：根据所述工作状况、所述闭合空间的物理参数、所述运动部件的结构参数、所述流体的性能参数和运动部件的运动参数，对所述运动部件在多个工况点进行三维数值仿真运动分析，确定运动部件的径向力合力；根据所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式确定径向力的理论值；将所述径向力的理论值与所述径向力合力进行拟合，确定所述三维数值仿真修正系数。
在一种可能的实现方式中，所述三维数值仿真结果包括三维数值仿真修正系数，其中，根据所述三维数值仿真结果对所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式进行修正，获得所述三维仿真修正理论公式，包括：将所述三维数值仿真修正系数与所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式相乘，获得所述三维仿真修正理论公式。
在一种可能的实现方式中，所述运动部件包括阀杆，所述径向载荷包括阀杆高压段的射流冲击力和阀杆的液压力。
根据本公开的一方面，提供了一种闭合空间圆柱绕流作用力分析装置，包括：理论公式模块，用于根据运动部件的工作状况、运动部件圆柱绕流段的结构参数和流体的性能参数，确定运动部件的开放空间内圆柱绕流受力的理论公式；修正模块，根据闭合空间的物理参数、运动部件的结构参数、运动部件的工作状况和流体的性能参数进行闭合空间圆柱绕流三维数值仿真，对开放空间内圆柱绕流受力的理论公式进行修正，获得闭合空间圆柱绕流受力的三维仿真修正理论公式；径向载荷确定模块，用于根据所述三维仿真修正理论公式，确定所述运动部件的径向载荷。
在一种可能的实现方式中，所述工作状况包括流体的压力和流体的径向流速，所述运动部件圆柱绕流段的结构参数包括绕流段直径，所述运动部件的绕流段为圆柱体，所述流体的性能参数包括流体密度和粘性系数。
在一种可能的实现方式中，所述理论公式模块进一步用于根据所述流体的径向流速、所述绕流段直径和所述流体密度和粘性系数，确定流体绕运动部件运动的雷诺数；根据所述雷诺数，确定流体的绕流系数；根据所述流体的径向流速、所述运动部件绕流段直径、所述流体密度和所述绕流系数，确定所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式。
在一种可能的实现方式中，所述修正模块进一步用于对闭合空间内受径向绕流的所述运动部件进行三维数值仿真运动分析，获得运动部件所受径向载荷的三维数值仿真结果；根据所述三维数值仿真结果对所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式进行修正，获得所述三维仿真修正理论公式。
在一种可能的实现方式中，所述三维数值仿真结果包括三维数值仿真修正系数，所述修正模块进一步用于根据所述工作状况、所述闭合空间的物理参数、所述运动部件的结构参数、所述流体的性能参数和运动部件的运动参数，对所述运动部件在多个工况点进行三维数值仿真运动分析，确定运动部件的径向力合力；根据所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式确定径向力的理论值；将所述径向力的理论值与所述径向力合力进行拟合，确定所述三维数值仿真修正系数。
在一种可能的实现方式中，所述三维数值仿真结果包括三维数值仿真修正系数，所述修正模块进一步用于将所述三维数值仿真修正系数与所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式相乘，获得所述三维仿真修正理论公式。
在一种可能的实现方式中，所述运动部件包括阀杆，所述径向载荷包括阀杆高压段的射流冲击力和阀口的液压力。
根据本公开的一方面，提供了一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行上述方法。
根据本公开的一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。
根据本公开的实施例的闭合空间圆柱绕流作用力分析方法，可将运动部件所受的三维作用力拟合成一维受力，使得对运动部件的受力分析大大简化，减少运算资源的占用，提升分析效率，以进一步适应嵌入式电子控制单元在线分析和控制运动部件工作的场景，提升嵌入式电子控制单元适应复杂工况的能力。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于说明本公开的技术方案。
图1示出根据本公开实施例的闭合空间圆柱绕流作用力分析方法的流程图；
图2示出根据本公开的实施例的雷诺数与绕流阻力系数的关系图；
图3示出根据本公开的实施例的运动部件运动分析的示意图；
图4示出根据本公开实施例的单体泵电磁阀装置的示意图；
图5示出根据本公开实施例的单体泵电磁阀装置的阀杆的示意图；
图6示出根据本公开的实施例的三维仿真修正理论公式的计算精度的示意图；
图7示出根据本公开的实施例的闭合空间圆柱绕流作用力分析装置的框图；
图8示出根据本公开的实施例的电子设备的框图；
图9示出根据本公开的实施例的电子设备的框图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。
另外，为了更好地说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
图1示出根据本公开实施例的闭合空间圆柱绕流作用力分析方法的流程图，如图1所示，所述方法包括：
在步骤S11中，根据运动部件的工作状况、运动部件圆柱绕流段的结构参数和流体的性能参数，确定运动部件的开放空间内圆柱绕流受力的理论公式；
在步骤S12中，根据闭合空间的物理参数、运动部件的结构参数、运动部件的工作状况和流体的性能参数进行闭合空间圆柱绕流三维数值仿真，对开放空间内圆柱绕流受力的理论公式进行修正，获得闭合空间圆柱绕流受力的三维仿真修正理论公式；
在步骤S13中，根据所述三维仿真修正理论公式，确定所述运动部件的径向载荷。
根据本公开的实施例的闭合空间圆柱绕流作用力分析方法，可将运动部件所受的三维作用力拟合成一维受力，使得对运动部件的受力分析大大简化，减少运算资源的占用，提升分析效率，以进一步适应嵌入式电子控制单元在线分析和控制运动部件工作的场景，提升嵌入式电子控制单元适应复杂工况的能力。
在一种可能的实现方式中，所述闭合空间圆柱绕流作用力方法可以由终端设备或服务器等电子设备执行，终端设备可以为用户设备(User Equipment，UE)、移动设备、用户终端、终端、蜂窝电话、无绳电话、个人数字处理(Personal Digital Assistant，PDA)、手持设备、计算设备、车载设备、可穿戴设备等，所述方法可以通过处理器调用存储器中存储的计算机可读指令的方式来实现。或者，可通过服务器执行所述方法。
在一种可能的实现方式中，轴向运动的运动部件的应用领域非常广泛，例如，液压系统闭合空间内进行轴向的运动部件等，本公开对运动部件的类型不作限制。运动部件可进行轴向的运动。轴向运动的运动部件所受的作用力并非仅有轴向的作用力，例如，在运动部件可被燃油、机油等流体围绕，当流体入口流速有径向的分速度时，则流体可对运动部件进行径向的冲击，并且，由于流体的压力，围绕运动部件的流体可对运动部件施加三维的作用力，上述作用力可对运动部件的径向载荷产生影响，进而影响运动部件所受的摩擦力。若要精确地控制运动部件的运动，需确定运动部件所受摩擦力，因此，需要分析上述作用力，然而，上述作用力的分析十分复杂，难以应用于嵌入式电子控制单元中以实时分析运动部件的受力状况，以控制运动部件的运动。
在一种可能的实现方式中，针对上述技术问题，可对运动部件所受的三维作用力进行简化，例如，在控制运动部件运动时，需分析运动部件所受的摩擦力，而摩擦力与运动部件所受的径向载荷相关，因此，可分析三维作用力与径向载荷之间的关系，并将三维作用力拟合为径向的一维作用力，通过上述方式可仅需计算径向的一维作用力，即可接近分析三维作用力的计算精度，即，可通过计算拟合后的径向一维作用力来代替分析三维作用力的分析工作，以此来大大简化径向载荷的分析工作，减少运算资源的占用，适应嵌入式电子控制单元在线分析和控制运动部件工作的场景。
在一种可能的实现方式中，当液压系统闭合空间入口流体流速有径向分速度，且进行轴向运动的运动部件受到入口流体径向作用力的部分为圆柱形(简称为圆柱形绕流段)时，可通过开放空间内圆柱绕流受力的理论公式分析运动部件圆柱形绕流段的径向受力，即，流体围绕圆柱形的绕流段产生的作用力，该作用力可作为运动部件所受径向载荷的理论值。然而，由于理论值未考虑闭合空间内流体流动与开放空间内流体流动的差异，且运动部件的非绕流部位也可受到流体的作用力，因此，运动部件的实际受力与所述理论值存在差异，可通过三维数值仿真分析实际受力，并确定实际受力与所述理论值之间的差异，以对所述理论公式进行修正，使得修正后的理论公式的精度接近通过三维仿真求解的精度。相比通过三维数值仿真进行求解，通过修正后的理论公式求解径向载荷可在保持较高的计算精度的前提下大大降低计算量。
以下介绍将三维作用力拟合为径向的一维作用力的步骤。
首先确定开放空间内圆柱绕流受力的理论公式，即，确定运动部件的圆柱形绕流段的受力的理论公式，即可通过该理论公式确定受力的理论值。
在一种可能的实现方式中，在步骤S11中，根据运动部件的工作状况、运动部件圆柱绕流段的结构参数和流体的性能参数，确定运动部件的开放空间内圆柱绕流受力的理论公式。其中，工作状况包括流体的压力和流体的径向流速，所述运动部件圆柱绕流段的结构参数包括绕流段直径，所述运动部件的绕流段为圆柱体，所述流体的性能参数包括流体密度和粘性系数，非绕流段的形状不作限制。在示例中，运动部件为阀杆，其中，阀杆的高压段为圆柱体，受到燃油的流体围绕，阀杆的其他部分(例如，阀口)的形状不做限制。
在一种可能的实现方式中，步骤S11可包括：根据所述流体的径向流速、所述绕流段直径和所述流体密度和粘性系数，确定流体绕运动部件运动的雷诺数；根据所述雷诺数，确定流体的绕流系数；根据所述流体的径向流速、所述运动部件绕流段直径、所述流体密度和所述绕流系数，确定所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式。
在一种可能的实现方式中，流体向运动部件的径向流动，会对运动部件的绕流段产生径向作用力(称为射流冲击力)，以及由于流体在闭合空间中向运动部件的轴向流动，流体的压力会对运动部件产生径向作用力。以下根据开放空间内圆柱绕流受力的理论公式对射流冲击力进行近似求解：
在一种可能的实现方式中，径向载荷与流体对运动部件施加的作用力相关，在运动部件的形状为圆柱形的情况下，圆柱绕流的流动特征与绕圆柱流场的雷诺数Re相关。当Re≤1时，粘性力占主导地位。随着Re数增加，圆柱背面开始出现对称漩涡，圆柱边界层中的流体流到圆柱下游构成尾流，进而形成湍流。Re数不同时，圆柱绕流的绕流系数CD(阻力系数)也不同。
图2示出根据本公开的实施例的雷诺数与绕流阻力系数的关系图，如图2所示，在阶段1，当Re数较小时，CD与Re数成线性反比关系；在阶段2，当Re数继续增加时，CD几乎不随Re数变化；在阶段3，当Re≈3×105时，CD急剧下降，此时出现“失阻”现象，圆柱表面边界层由层流变成了湍流。在示例中，以发动机中的单体泵电磁阀为例，在发动机转速为100～3000rpm，在单体泵电磁阀关闭过程中，凸轮型线工作段射流速度的约为1.92～57.5m/s，Re数约为970～29105，CD位于第二阶段，约为0.99～1.30。本公开对运动部件的类型不做限制。
在一种可能的实现方式中，根据流体的径向流速、绕流段直径和流体密度，确定流体绕运动部件运动的雷诺数。在示例中，雷诺数可通过以下公式(1)来确定：
Figure BDA0002924844840000051
其中，ρ是流体密度，U∞为流体的径向流速，d为绕流段直径，μ为流体的粘性系数。
在一种可能的实现方式中，在确定雷诺数后，可确定流体绕运动部件绕流的绕流系数。该系数为绕流的阻力系数。在求解出雷诺数后，可通过图2中的对应关系来确定绕流系数CD。
在一种可能的实现方式中，在确定雷诺数和绕流系数后，可通过流体的径向流速、运动部件绕流段直径、流体密度和所述绕流系数，确定运动部件所受径向载荷的开放空间内圆柱绕流受力的理论公式。
在示例中，所述绕流系数与流体密度、流体的径向流速和绕流段直径之间的关系可通过以下公式(2)来确定：
Figure BDA0002924844840000052
其中，FD为单位长度圆柱受到的射流冲击力。
进一步地，通过公式(2)以及绕流系数CD，可确定FD的数值。即，单位长度圆柱受到的射流冲击力可根据上述公式(2)基于流体的径向流速、运动部件绕流段直径、流体密度和绕流系数确定。
进一步地，可通过单位长度圆柱受到的射流冲击力，与射流在运动部件的轴向的作用长度来确定射流冲击力。
在示例中，运动部件所受的流体径向流动的射流冲击力的开放空间内圆柱绕流受力的理论公式可根据以下公式(3)确定：
Fy1＝FDl (3)
其中，Fy1为运动部件所受射流冲击力理论值，l为射流在运动部件的轴向的作用长度，以单体泵电磁阀为例，该长度可等于柱塞腔出油流道直径。
在示例中，运动部件所受的流体径向流动的射流冲击力的力矩可根据以下公式(4)确定：
Mz1＝Fy1Ly1 (4)
其中，Mz1为运动部件所受射流冲击力矩理论值，Ly1为运动部件所受射流冲击力的作用点与运动部件转动中心点的距离。
在一种可能的实现方式中，上述公式(3)和(4)为表示流体围绕圆柱体进行绕流时产生的径向力和力矩的理论值，可用于在开放空间中求解径向力和力矩，但由于流体是在闭合空间内的三维流动，包括平面对称的绕运动部件的圆柱流动和沿着运动部件的轴向流动，即流体从入口流入闭合空间后，一部分绕过运动部件并流向闭合空间的径向出口，一部分流向闭合空间的轴向出口，且阀杆的物理形状和尺寸会影响闭合空间的物理参数，进而影响流体的绕流行为和液压力。圆柱绕流阻力的理论公式未考虑闭合空间的轴向流动的影响。并且，流体可能对运动部件的其他部位产生作用力，但其他部位的形状未必是圆柱体，其受到的作用力与圆柱绕流段部分的受力存在偏差。例如，阀杆的高压段为圆柱体，阀杆的阀口部分的形状不做限制，则阀口部分的受力与阀杆高压段的受力存在差异。因此，阀杆的实际受力与圆柱绕流段的受力的理论值存在偏差。因此，可通过三维数值仿真分析运动部件的受力，即，在考虑闭合空间的物理参数和运动部件的结构参数的情况下进行三维数值分析，以确定运动部件的实际受力，并可通过实际受力对理论公式进行修正。
修正过程如下：
在一种可能的实现方式中，步骤S12可包括：对闭合空间内受径向绕流的所述运动部件进行三维数值仿真运动分析，获得运动部件所受径向载荷的三维数值仿真结果；根据所述三维数值仿真结果对所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式进行修正，获得所述三维仿真修正理论公式。
在一种可能的实现方式中，可首先对运动部件进行三维数值仿真运动分析。所述三维数值仿真结果包括三维数值仿真修正系数，其中，对所述运动部件进行三维数值仿真运动分析，获得运动部件的径向载荷的三维数值仿真结果，包括：根据所述工作状况、所述闭合空间的物理参数、所述运动部件的结构参数、所述流体的性能参数和运动部件的运动参数，对所述运动部件在多个工况点进行三维数值仿真运动分析，确定运动部件的径向力合力；根据所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式确定径向力的理论值；将所述径向力的理论值与所述径向力合力进行拟合，确定所述三维数值仿真修正系数。
在一种可能的实现方式中，运动部件的工作状况和闭合空间的物理参数可对运动部件所受的径向力产生影响。例如，流体流速较快时，流体冲击运动部件的速度较快，使得运动部件受到的径向力增大。此外，运动部件的结构参数也可影响运动部件所受的径向力，例如，闭合空间的物理参数可决定流体流动的形式和运动部件的受力，运动部件的结构参数也可决定闭合空间的大小，同样也可影响流体流动的形式和运动部件的受力，在流量一定的情况下，闭合空间尺寸小，则围绕运动部件绕流的流速会更快，可影响运动部件所受的径向力。流体的性能参数可影响运动部件所受的径向力，例如，流体的密度可对径向力产生影响，流体的密度越大，冲射至运动部件的流体的质量就越重，可导致径向力增大。进一步地，运动部件的运动参数可影响运动部件所受的径向力，例如，运动部件受到流体的冲击，导致径向偏移，在偏移后，可导致运动部件所受的径向力的作用角度发生变化，进而影响径向力，综上所述，运动部件所受的径向力受到多种因素的影响，因此，可对运动部件进行三维仿真分析，来求解精确度较高的受力分析情况。可通过以下图示详细描述运动部件的运动与受力：
图3示出根据本公开的实施例的运动部件运动分析的示意图。如图3所示，在闭合空间内，运动部件在受到流体的径向冲击的情况下会发生径向偏移图中，O1为运动部件受力计算时的坐标系原点；X1方向为轴向，Y1方向为径向，Z1为与X1Y1平面垂直的方向，可以以图3所示的示意图为三维仿真受力分析的基础。图3中的运动部件仅为示例，运动部件除了图中的圆柱形绕流段之外，还可包括其他形状的其他部分，本公开对其他部分的形状不做限制。
在示例中，可基于图3所示的运动部件的偏移，对运动部件进行三维数值仿真运动分析。例如，可将运动部件划分为多个网格，例如，300万-1000万个网格，并对每个网络的受力进行分析，进而分析运动部件的受力以及运动。
在示例中，以单体泵电磁阀的阀杆为例，阀杆包括高压段和阀口，高压段为圆柱形，阀口并非圆柱形，可在考虑阀杆整体形状的情况下进行三维数值仿真。可将三维数据分析的边界条件设置为：对于普通壁面，设置为光滑无滑移壁面；入口燃油蒸汽体积百分比为0；流量入口采用流速边界，发动机转速600rpm时流速11.5m/s，2400rpm时流速46m/s；出口采用质量流量边界，流量与入口计算得到的流量相同。通过三维数据仿真运动分析，可确定如下结论：由于射流冲击，阀杆高压段的燃油入口侧压力高于燃油出口侧压力。在非圆柱形的阀口处，阀口喉部存在压力的急剧变化，阀口的流场非轴对称，存在细微区别，造成了阀口的径向不平衡液压力。
基于上述三维数值仿真运动分析，可确定阀杆上每个网络所受的作用力，并可基于每个网格所受的作用力，确定高压段的径向力合力。此外，如果阀杆不包括阀口，也可使用类似的三维数值仿真运动分析方法确定高压段的径向力合力。
通过上述考虑了阀杆整体形状的三维数值仿真，可获得以下实验数据。例如，可通过控制变量法来进行三维数值仿真。
可设置阀杆升程为0μm，来研究工作状况变化对径向载荷的影响，例如，工作状况可包括发动机转速，在发动机转速为600rpm时，阀杆高压段所受的径向力合力为-1.51N，阀杆高压段所受的径向力合力的力矩为-0.0124N·m，阀口所受的径向力合力为-0.0959N，阀口所受的径向力合力的力矩为-0.000935N·m。在发动机转速为2400rpm时，阀杆高压段所受的径向力合力为-23.85N，阀杆高压段所受的径向力合力的力矩为-0.1930N·m，阀口所受的径向力合力为1.1845N，阀口所受的径向力合力的力矩为0.0029N·m。
可设置转速为2400rpm，阀杆生成为60μm，来研究阀杆运动参数变化对径向载荷的影响，例如，阀杆运动参数包括阀杆的偏转角，在偏转角为0.00023时，阀杆高压段所受的径向力合力为-26.6028N，阀杆高压段所受的径向力合力的力矩为-0.2118N·m，阀口所受的径向力合力为-0.4883N，阀口所受的径向力合力的力矩为-0.0025N·m。在偏转角为0.00046时，阀杆高压段所受的径向力合力为-26.4002N，阀杆高压段所受的径向力合力的力矩为-0.2105N·m，阀口所受的径向力合力为-4.5368N，阀口所受的径向力合力的力矩为-0.0490N·m。
可设置转速为600rpm，来研究工作状况变化对径向载荷的影响，例如，工作状况可包括阀杆升程，在阀杆升程为0μm时，阀杆高压段所受的径向力合力为-1.51N，阀杆高压段所受的径向力合力的力矩为-0.0124N·m，阀口所受的径向力合力为-0.0959N，阀口所受的径向力合力的力矩为-0.000935N·m。在阀杆升程为30μm时，阀杆高压段所受的径向力合力为-1.63N，阀杆高压段所受的径向力合力的力矩为-0.0129N·m，阀口所受的径向力合力为1.185N，阀口所受的径向力合力的力矩为-0.0046N·m。在阀杆升程为60μm时，阀杆高压段所受的径向力合力为-1.65N，阀杆高压段所受的径向力合力的力矩为-0.0131N·m，阀口所受的径向力合力为1.712N，阀口所受的径向力合力的力矩为-0.0065N·m。在阀杆升程为90μm时，阀杆高压段所受的径向力合力为-1.67N，阀杆高压段所受的径向力合力的力矩为-0.0133N·m，阀口所受的径向力合力为0.062N，阀口所受的径向力合力的力矩为-0.0000512N·m。
综上所述，转速对阀杆的受力影响较大，几乎成比例关系；阀杆偏转量对阀杆受力影响不大，最大差距为7％。阀杆升程对阀杆受力影响不大，最大差距为10.7％。因此在一维简化过程中，可忽略阀杆偏转量、阀杆升程对射流冲击力的影响。进一步地，阀口所受的力和力矩的变化没有明显的规律性；同样的偏转、压力下，阀口的力和力矩远通常小于阀杆高压段。在一维简化过程中，可忽略阀口的力矩。
在一种可能的实现方式中，以上以阀杆为例介绍了三维数值仿真运动分析的过程，三维数值仿真运动分析的方法不仅适用于阀杆的受力分析，也适用于其他运动部件的受力分析，本公开对三维数值仿真运动分析的应用范围不作限制。
在一种可能的实现方式中，可通过对运动部件所受的射流冲击力的三维数值仿真运动分析得到运动部件所受的径向载荷的实际数值(即，径向力合力)，该实际数值与开放空间内圆柱绕流受力的理论公式所计算的作用力之间存在偏差，可分别确定多个工况点的偏差，并进行拟合，以确定修正系数。进一步地，可通过修正系数对开放空间内圆柱绕流受力的理论公式进行修正后，可得到三维仿真修正理论公式，通过三维仿真修正理论公式可更接近所述实际数值，即，可通过修正系数来减小偏差。
在示例中，可计算多个工况点(例如不同转速下)的射流冲击力理论值，并通过上述三维仿真方法确定多个工况点(例如不同转速下)的径向力合力。并可通过以下公式(5)对径向力的理论值与径向力合力进行拟合：
Figure BDA0002924844840000091
其中，Ca为射流冲击力三维数值仿真修正系数，Freal为径向力合力，j为拟合点(即，工况点)数目。
在一种可能的实现方式中，可将多个转速下(即，工况点)的径向力的理论值与径向力合力通过公式(5)进行拟合，并确定方差最小时的射流冲击力三维数值仿真修正系数，在示例中，可通过以下公式(6)确定射流冲击力三维数值仿真修正系数Ca：
Figure BDA0002924844840000092
在示例中，以上述包括阀口的阀杆为例，通过上述实验数据，可将三维数值仿真修正系数的取值确定为1.7052。
在一种可能的实现方式中，在获得修正系数后，可通过修正系数来修正开放空间内圆柱绕流受力的理论公式，以获得三维仿真修正理论公式。即，通过考虑了闭合空间的物理参数和运动部件结构参数的三维数值仿真求解的受力，对上述理论公式求解的受力理论值进行修正，获得了三维仿真修正理论公式。该步骤可包括：将所述三维数值仿真修正系数与所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式相乘，获得所述三维仿真修正理论公式。
在示例中，所述三维仿真修正理论公式可通过以下公式(7)确定：
Figure BDA0002924844840000093
其中，F′y1为运动部件所受的径向力。
在一种可能的实现方式中，运动部件所受的力矩M′z1可根据以下公式(8)确定：
Figure BDA0002924844840000101
综上所述，可通过公式(7)和(8)来确定运动部件的径向载荷，即，将闭合空间内流体绕流对运动部件施加的三维作用力化简成为一维的径向载荷，大大简化了对运动部件径向载荷的计算过程，即，仅需通过公式(7)和(8)计算一维径向载荷的数值，即可接近通过三维数值仿真运动分析得到的结果的精确度，减少运算资源的占用，提升分析效率，以进一步适应嵌入式电子控制单元在线分析和控制运动部件工作的场景，提升嵌入式电子控制单元适应复杂工况的能力。
以下以单体泵的阀杆为例，举例说明所述闭合空间圆柱绕流作用力分析方法。所述运动部件包括阀杆，所述径向载荷包括阀杆高压段的射流冲击力和阀口的液压力。
在一种可能的实现方式中，单体泵的阀杆可在驱动力的作用下在阀体内做轴向运动。所述驱动力可包括电磁力，本公开对驱动力不做限制。在阀杆运动过程中，还需要克服多种作用力，例如，摩擦力、阻尼力、弹簧力等。其中，阀杆所受的径向载荷可影响摩擦力的大小，然而，阀杆所受的径向载荷的分析较复杂，例如，所述径向载荷包括阀杆高压段的射流冲击力，而阀杆高压段与阀体之间设置有腔体，燃油在通过柱塞等组件进行射流进入腔体后，除了直接冲击阀杆高压段外，还会围绕阀杆高压段，燃油的压力可对阀杆高压段施加三维作用力。
图4示出根据本公开实施例的单体泵电磁阀装置的示意图。如图4所示，单体泵电磁阀装置可包括电磁铁、衔铁、弹簧、弹簧垫、阀杆、阀体、堵头等部件。电磁铁和衔铁之间的间隙为工作气隙，系统供油和系统回油引起燃油流动，工作气隙浸没在燃油流动形成的低压流场中，形成阻尼油膜。系统供油和系统回油可引起燃油流动，柱塞泵油的油路所冲击的位置为阀杆高压段，阀杆高压段与阀体之间的间隙为高压腔，燃油可冲击阀杆高压段，并可在高压腔中围绕阀杆高压段施加三维作用力，并在阀口处存在不平衡的液压力。
图5示出根据本公开实施例的单体泵电磁阀装置的阀杆的示意图。如图5所示，阀杆可包括阀口、阀杆高压段、导向密封段、弹簧安装段、衔铁安装段和低压平衡孔，阀杆也可不包括阀口，本公开对阀杆的结构不做限制。其中，导向密封段位于阀体中的导向孔，弹簧安装段用于安装弹簧，阀杆高压段的直径小于导向密封段和阀口，阀杆高压段与阀体之间的腔体为高压腔。在柱塞对燃油产生压力时，高压腔内的燃油压力增大。
在一种可能的实现方式中，高压腔中的燃油对阀杆高压段和阀口的作用力可使阀杆发生偏转，产生径向载荷。该径向载荷可影响阀杆所受的摩擦力，甚至使阀杆与阀体发生卡滞状况，因此，在下文中详细分析阀杆的径向载荷。
在一种可能的实现方式中，高压段的燃油可围绕阀杆以施加作用力，因此，高压段所受到的作用力为三维的作用力，但由于阀杆的偏转方向为径向，可将作用力近似为径向一维作用力，并可确定一维作用力的理论值。
在示例中，可通过公式(3)和(4)来确定阀杆高压段所受流体径向流动的射流冲击力的开放空间内圆柱绕流受力的理论公式。由这两个公式可确定圆柱形的阀杆高压段所受径向载荷的理论值。但由于阀口的形状与阀杆高压段不同，以及闭合空间内燃油的轴向流动等因素，造成通过理论公式求解的理论值与阀杆的实际受力存在偏差。因此，可在考虑阀杆的实际形状的情况下，对阀杆进行三维数值仿真运动分析，确定阀杆所受的径向力合力。进一步地，可将理论值与径向力合力进行拟合，确定三维数值仿真修正系数。
在确定三维数值仿真修正系数后，可通过三维数值仿真修正系数修正开放空间内圆柱绕流受力的理论公式。即，将三维数值仿真修正系数与开放空间内圆柱绕流受力的理论公式相乘，获得公式(7)和(8)，即，获得阀杆所受的径向载荷的三维仿真修正理论公式。
通过三维仿真修正理论公式，可直接计算阀杆所受的径向载荷，其计算量与分析阀杆高压段的一维径向力接近，而精确度接近通过三维数值仿真运动分析获得的分析结果，在大大降低计算量的基础上，保证了计算精度，减少运算资源的占用，提升分析效率。
图6示出根据本公开的实施例的三维仿真修正理论公式的计算精度的示意图，如图6所示，可在多个工况点(即，发动机转速)下，分别通过三维仿真修正理论公式来计算阀杆高压段所受的径向力，以及通过三维数值仿真运动分析来确定阀杆所受径向力的实际数值(即，径向力合力)，二者确定的径向力误差较小，即，通过三维仿真修正理论公式计算的径向力的精度较高，可满足对运动部件的受力分析以及控制要求，且可大幅简化计算过程，提高计算效率，降低运算资源占用。
图7示出根据本公开的实施例的闭合空间圆柱绕流作用力分析装置的框图，如图7所示，所述装置包括：理论公式模块11，用于根据运动部件的工作状况、运动部件圆柱绕流段的结构参数和流体的性能参数，确定运动部件的开放空间内圆柱绕流受力的理论公式；修正模块12，根据闭合空间的物理参数、运动部件的结构参数、运动部件的工作状况和流体的性能参数进行闭合空间圆柱绕流三维数值仿真，对开放空间内圆柱绕流受力的理论公式进行修正，获得闭合空间圆柱绕流受力的三维仿真修正理论公式；径向载荷确定模块13，用于根据所述三维仿真修正理论公式，确定所述运动部件的径向载荷。
在一种可能的实现方式中，所述工作状况包括流体的压力和流体的径向流速，所述运动部件圆柱绕流段的结构参数包括绕流段直径，所述运动部件的绕流段为圆柱体，所述流体的性能参数包括流体密度和粘性系数。
在一种可能的实现方式中，所述理论公式模块进一步用于根据所述流体的径向流速、所述绕流段直径和所述流体密度和粘性系数，确定流体绕运动部件运动的雷诺数；根据所述雷诺数，确定流体的绕流系数；根据所述流体的径向流速、所述运动部件绕流段直径、所述流体密度和所述绕流系数，确定所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式。
在一种可能的实现方式中，所述修正模块进一步用于对闭合空间内受径向绕流的所述运动部件进行三维数值仿真运动分析，获得运动部件所受径向载荷的三维数值仿真结果；根据所述三维数值仿真结果对所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式进行修正，获得所述三维仿真修正理论公式。
在一种可能的实现方式中，所述三维数值仿真结果包括三维数值仿真修正系数，所述修正模块进一步用于根据所述工作状况、所述闭合空间的物理参数、所述运动部件的结构参数、所述流体的性能参数和运动部件的运动参数，对所述运动部件在多个工况点进行三维数值仿真运动分析，确定运动部件的径向力合力；根据所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式确定径向力的理论值；将所述径向力的理论值与所述径向力合力进行拟合，确定所述三维数值仿真修正系数。
在一种可能的实现方式中，所述三维数值仿真结果包括三维数值仿真修正系数，所述修正模块进一步用于将所述三维数值仿真修正系数与所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式相乘，获得所述三维仿真修正理论公式。
在一种可能的实现方式中，所述运动部件包括阀杆，所述径向载荷包括阀杆高压段的射流冲击力和阀口的液压力。
可以理解，本公开提及的上述各个方法实施例，在不违背原理逻辑的情况下，均可以彼此相互结合形成结合后的实施例，限于篇幅，本公开不再赘述。本领域技术人员可以理解，在具体实施方式的上述方法中，各步骤的具体执行顺序应当以其功能和可能的内在逻辑确定。
此外，本公开还提供了阀杆运动分析装置、电子设备、计算机可读存储介质、程序，上述均可用来实现本公开提供的任一种阀杆运动分析方法，相应技术方案和描述和参见方法部分的相应记载，不再赘述。
在一些实施例中，本公开实施例提供的装置具有的功能或包含的模块可以用于执行上文方法实施例描述的方法，其具体实现可以参照上文方法实施例的描述，为了简洁，这里不再赘述。
本公开实施例还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。计算机可读存储介质可以是非易失性计算机可读存储介质。
本公开实施例还提出一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行上述方法。
本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，当计算机可读代码在设备上运行时，设备中的处理器执行用于实现如上任一实施例提供的阀杆运动分析方法的指令。
本公开实施例还提供了另一种计算机程序产品，用于存储计算机可读指令，指令被执行时使得计算机执行上述任一实施例提供的阀杆运动分析方法的操作。
电子设备可以被提供为终端、服务器或其它形态的设备。
图8示出根据本公开实施例的一种电子设备800的框图。例如，电子设备800可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等终端。
参照图8，电子设备800可以包括以下一个或多个组件：处理组件802，存储器804，电源组件806，多媒体组件808，音频组件810，输入/输出(I/O)的接口812，传感器组件814，以及通信组件816。
处理组件802通常控制电子设备800的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理器820来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件802可以包括一个或多个模块，便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如，处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。
存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在电子设备800的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备800上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
电源组件806为电子设备800的各种组件提供电力。电源组件806可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备800生成、管理和分配电力相关联的组件。
多媒体组件808包括在所述电子设备800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当电子设备800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。
音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风(MIC)，当电子设备800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。
I/O接口812为处理组件802和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为电子设备800提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件814可以检测到电子设备800的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为电子设备800的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测电子设备800或电子设备800一个组件的位置改变，用户与电子设备800接触的存在或不存在，电子设备800方位或加速/减速和电子设备800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。
通信组件816被配置为便于电子设备800和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备800可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件816还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。
在示例性实施例中，电子设备800可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。
在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器804，上述计算机程序指令可由电子设备800的处理器820执行以完成上述方法。
图9示出根据本公开实施例的一种电子设备1900的框图。例如，电子设备1900可以被提供为一服务器。参照图9，电子设备1900包括处理组件1922，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器1932所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件1922的执行的指令，例如应用程序。存储器1932中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件1922被配置为执行指令，以执行上述方法。
电子设备1900还可以包括一个电源组件1926被配置为执行电子设备1900的电源管理，一个有线或无线网络接口1950被配置为将电子设备1900连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口1958。电子设备1900可以操作基于存储在存储器1932的操作系统，例如Windows ServerTM，Mac OS XTM，UnixTM,LinuxTM，FreeBSDTM或类似。
在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器1932，上述计算机程序指令可由电子设备1900的处理组件1922执行以完成上述方法。
本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。
这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
该计算机程序产品可以具体通过硬件、软件或其结合的方式实现。在一个可选实施例中，所述计算机程序产品具体体现为计算机存储介质，在另一个可选实施例中，计算机程序产品具体体现为软件产品，例如软件开发包(Software Development Kit，SDK)等等。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种闭合空间圆柱绕流作用力分析方法，其特征在于，包括：
根据运动部件的工作状况、运动部件圆柱绕流段的结构参数和流体的性能参数，确定运动部件的开放空间内圆柱绕流受力的理论公式；
根据闭合空间的物理参数、运动部件的结构参数、运动部件的工作状况和流体的性能参数进行闭合空间圆柱绕流三维数值仿真，对开放空间内圆柱绕流受力的理论公式进行修正，获得闭合空间圆柱绕流受力的三维仿真修正理论公式；
根据所述三维仿真修正理论公式，确定所述运动部件的径向载荷。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作状况包括流体的压力和流体的径向流速，所述运动部件圆柱绕流段的结构参数包括绕流段直径，所述运动部件的绕流段为圆柱体，所述流体的性能参数包括流体密度和粘性系数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据运动部件的工作状况、运动部件圆柱绕流段的结构参数和流体的性能参数，确定运动部件的开放空间内圆柱绕流受力的理论公式，包括：
根据所述流体的径向流速、所述绕流段直径和所述流体密度和粘性系数，确定流体绕运动部件运动的雷诺数；
根据所述雷诺数，确定流体的绕流系数；
根据所述流体的径向流速、所述运动部件绕流段直径、所述流体密度和所述绕流系数，确定所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据闭合空间的物理参数、运动部件的结构参数、运动部件的工作状况和流体的性能参数进行闭合空间圆柱绕流三维数值仿真，对开放空间内圆柱绕流受力的理论公式进行修正，获得闭合空间圆柱绕流受力的三维仿真修正理论公式，包括：
对闭合空间内受径向绕流的所述运动部件进行三维数值仿真运动分析，获得运动部件所受径向载荷的三维数值仿真结果；
根据所述三维数值仿真结果对所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式进行修正，获得所述三维仿真修正理论公式。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述三维数值仿真结果包括三维数值仿真修正系数，
其中，对所述运动部件进行三维数值仿真运动分析，获得运动部件的径向载荷的三维数值仿真结果，包括：
根据所述工作状况、所述闭合空间的物理参数、所述运动部件的结构参数、所述流体的性能参数和运动部件的运动参数，对所述运动部件在多个工况点进行三维数值仿真运动分析，确定运动部件的径向力合力；
根据所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式确定径向力的理论值；
将所述径向力的理论值与所述径向力合力进行拟合，确定所述三维数值仿真修正系数。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述三维数值仿真结果包括三维数值仿真修正系数，
其中，根据所述三维数值仿真结果对所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式进行修正，获得所述三维仿真修正理论公式，包括：
将所述三维数值仿真修正系数与所述开放空间内圆柱绕流受力的理论公式相乘，获得所述三维仿真修正理论公式。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运动部件包括阀杆，所述径向载荷包括阀杆高压段的射流冲击力和阀口的液压力。
8.一种闭合空间圆柱绕流作用力分析装置，其特征在于，包括：
理论公式模块，用于根据运动部件的工作状况、运动部件圆柱绕流段的结构参数和流体的性能参数，确定运动部件的开放空间内圆柱绕流受力的理论公式；
修正模块，用于根据闭合空间的物理参数、运动部件的结构参数、运动部件的工作状况和流体的性能参数进行闭合空间圆柱绕流三维数值仿真，对开放空间内圆柱绕流受力的理论公式进行修正，获得闭合空间圆柱绕流受力的三维仿真修正理论公式；
径向载荷确定模块，用于根据所述三维仿真修正理论公式，确定所述运动部件的径向载荷。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行权利要求1至7中任意一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至7中任意一项所述的方法。
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