本技术属于工程机械，具体涉及一种离散液压油传输下的压力增益的计算方法。
背景技术：
1、在静液压的仿真中，通常将油液按不可压缩流体(即绝对刚性)进行处理，通常将弹性模量假定为恒定值，而且，油液的弹性模量在0.9-2.0gpa变化范围内，导致弹性模量的变化范围大而难以确定，进一步增大仿真难度。
2、现有技术《油液体积弹性模量的测量》论文中公开了影响油液的体积弹性模量多种影响因素，影响最主要的四个因素分别是：油中含气量、油压、油液温度和容器刚度因素，通过公式对进入液压容腔内的油液进行压强仿真计算；但是，如果容器中油液体积v初期存在真空度等因素存在时，随着流量qin、压力p是逐渐增高的，弹性模量ke也是随着压力的变化而变化的，如果在仿真计算中仍采用设置某一定值的方法，将会在计算方法的底层逻辑上出现仿真偏差，特别是在采用离散流的液压高速传输方案(如申请号为cn202022935836.4，名称为一种可数字化液压智控系统及挖掘机)，如果弹性模量ke采用恒定值进行计算会导致仿真计算结果不准确。
3、特别是中除了将油液的体积弹性模量ke不采用固定值而采用随着油液状态的变化而变化的变动的量，能够保证液压油仿真计算精度提升以外，对于离散液压传输，qin不是一个稳定和连续的量，而是一个一个的脉冲物流团，每个脉冲包含几乎相近的分子数，但例如专利申请号为cn202122237498.1，名称为一种高速脉冲发射旋转阀的拉瓦尔管以及其结构示意图均没有说明其高速旋转可发射的脉冲流中的流量系数cd如何保证稳定。
4、因此，为了提升仿真计算中对油液的体积弹性模量的随着油液状态的变化而变化的准确拟合，以及理论上解释离散液压中脉冲流流量团恒定的原因，需要设计一种离散液压油传输下的压力增益的计算方法，能够实现液压油不同供油状态下弹性模量的计算，以及寻找到一种解释离散液压中脉冲流流量团恒定原因的方法，并且能够得到一种可靠精确地计算脉冲流作用下相应的压力增益的计算方法。
技术实现思路
1、本技术提供了一种离散液压油传输下的压力增益的计算方法，以解决上述技术问题中的弹性模量采用固定值而导致液压油仿真出现异常，计算精度降低的问题，以及寻找到一种解释离散液压中脉冲流流量团恒定原因的方法，并且能够得到一种可靠精确地计算脉冲流作用下相应的压力增益的计算方法。
2、本技术所采用的技术方案为：
3、一种离散液压油传输下的压力增益的计算方法，所述方法包括：
4、通过对分子间距与分子间相互作用力的关系曲线进行拟合，获得油液分子群对平面a的累计作用力拟合值f(r)：
5、
6、其中，r0为初始压力p0下(p0＝0)按分子为球体并且密排n＝m/m的量所占满密闭容腔体积v0反算得到油液分子之间的平均作用距离，n为密闭容腔内油液分子摩尔个数，m为密闭容腔内油液的质量，m为油液分子的摩尔质量；r为压力p下按分子为球体并且密排n＝m/m的量所占满体积vp反算得到油液分子之间的平均作用距离；f(r)为油液分子群在压力p下对某一单位作用面积a累计作用力的拟合值；a为密闭容腔内某一单位作用面积；k＝n/n为密闭容腔内油液分子在单位作用面积a上累积作用次数的统计参数，n为压力p在某一温度t下密闭容腔内油液分子群n作用在某一单位作用面积a上的统计意义下的平均个数，其中，n>>n>>1；k为分子间相互作用力的关系曲线与两油液分子之间的平均作用距离之间用于平衡量纲的拟合弹性参数；f(r)为两油液分子间相互作用力曲线的拟合关系表达式，其中在r0和10r0处存在两个零点，在r0零点表示引力和斥力平衡时，分子在某一温度下在平衡位置震动的稳定状态；在10r0零点表示由于位移过大造成的两分子之间的撕裂状态，撕裂开的分子距离内存在负能量的真空状态；
7、根据测量装置中油缸的活塞作用面积，根据油液分子之间的相互作用力，从分子角度计算油液压强变动量的拟合公式；
8、计算油液体积与微观分子之间平均作用距离之间的拟合关系；
9、代入根据分子距离角度对液压油的体积弹性模量进行定义的公式可得液压油在压力p下的体积弹性模量公式为：
10、
11、其中，v为测量装置中油缸油液在压力p时的容积；a为油缸活塞横截面积；n为压力p在某一温度t下密闭容腔内油液分子群n作用在某一单位作用面积a上的统计意义下的平均个数；dr为分子之间因为压力或者体积变动而变动的微分距离；dv为油液体积变动量；dp为与dv对应的油液压强变动量；r为压力p下按分子为球体并且密排n＝m/m的量所占满体积v反算得到油液分子之间的平均作用距离；为油液分子分子间距以及分子间相互作用力的关系曲线的在分子作用距离r处的曲线斜率，即，两油液分子间相互作用力曲线的拟合关系曲线的在分子作用距离r处的曲线斜率；n为密闭容腔内油液分子摩尔个数，m为密闭容腔内油液的质量，m为油液分子的摩尔质量；df(r)为油液分子群在压力p下对某一单位作用面积a累计作用力的拟合值在绝热状态下与压力变动量dp对应的变动量。
12、所述通过对相对分子间距与分子间相互作用力的关系曲线进行拟合，获得油液分子之间的相互作用力拟合值，具体包括：
13、通过对相对分子间距以及引力关系曲线进行拟合，得到分子距离与分子作用力之间曲线的无量纲拟合关系为:
14、
15、则类比弹簧作用力与作用距离成比例的关系引入长度与力之间换算的拟合系数k，从而保证kf(r)为两分子之间的相互作用力；
16、对于压力p下密闭容腔内油液分子群，选取密闭容腔内某一平面a，依据统计平均的概念，设该面积上作用的平均分子数为n，选取油液分子群之间对平面a的相互作用力与两油液分子之间的平均作用力之间的拟合系数k，则得到油液分子群对平面a的累计作用力拟合值f(r)：
17、
18、其中，r0为初始压力p0下(p0＝0)按分子为球体并且密排n＝m/m的量所占满体积v0反算得到油液分子之间的平均作用距离，n为密闭容腔内油液分子摩尔个数，m为密闭容腔内油液的质量，m为油液分子的摩尔质量；r为压力p下按分子为球体并且密排n＝m/m的量所占满体积vp反算得到油液分子之间的平均作用距离；f(r)为油液分子群在压力p下对某一单位作用面积a累计作用力的拟合值；a为密闭容腔内某一单位作用面积；k＝n/n为密闭容腔内油液分子在单位作用面积a上累积作用次数的统计参数，n为压力p在某一温度t下密闭容腔内油液分子群n作用在某一单位作用面积a上的统计意义下的平均个数，其中，n>>n>>1；k为分子间相互作用力的关系曲线与两油液分子之间的平均作用距离之间用于平衡量纲的拟合弹性参数；f(r)为两油液分子间相互作用力曲线的拟合关系表达式，其中在r0和10r0处存在两个零点，在r0零点表示引力和斥力平衡时，分子在某一温度下在平衡位置震动的稳定状态；在10r0零点表示由于位移过大造成的两分子之间的撕裂状态，撕裂开的分子距离内存在负能量的真空状态。
19、所述油液分子之间的相互作用力拟合值的计算方法中，拟合系数k的计算方法包括：
20、根据宏观上体积为v0的油液从初始压力p0到压力p所做功与微观上作用面积a上n个分子受到体积为v0的油液分子群其它分子在平面a的法线方向上的累积受力做功的能量守恒，可以得到:
21、
22、其中，p为油液压强，v为测量装置中油缸油液在压力p时的容积；p0为初始压力的油液压强(如一标准大气压)；v0为测量装置中油缸油液在压力p0时的容积；r0为初始压力p0下(p0＝0)按分子为球体并且密排n＝m/m的量所占满体积v0反算得到油液分子之间的平均作用距离，n为密闭容腔内油液分子摩尔个数，m为密闭容腔内油液的质量，m为油液分子的摩尔质量；r为压力p下按分子为球体并且密排n＝m/m的量所占满体积vp反算得到油液分子之间的平均作用距离；f(r)为油液分子群在压力p下对某一单位作用面积a累计作用力的拟合值；k为分子间相互作用力的关系曲线与两油液分子之间的平均作用距离之间用于平衡量纲的拟合弹性参数；f(r)为两油液分子间相互作用力曲线的拟合关系表达式，dr为分子之间因为压力或者体积变动而变动的微分距离；n为压力p在某一温度t下密闭容腔内油液分子群n作用在某一单位作用面积a上的统计意义下的平均个数，其中，n>>n>>1；
23、将通过常压下按分子团为球体并且密排n＝m/m的量所占满体积反算得到油液分子团之间的距离、压力p下按分子团为球体并且密排n＝m/m的量所占满体积反算得到油液分子团之间的距离，以及通过测量装置中油缸的油液的容腔体积和油压数值，通过所述油液体积做功与分子之间的受力做功相平衡的计算公式，经过多次测量后的平均，可以得到拟合系数k：
24、
25、所述计算油液体积的变动量，具体包括：
26、根据测量装置中油缸的容腔体积内的n-1个分子在活塞平面的法线方向上的所有横切面上存在个分子间的变动量dr，可得活塞移动的微分距离为：
27、
28、其中，dl为(油缸)活塞移动的微分距离；dr为分子之间因为压力或者体积变动而变动的微分距离；n为压力p在某一温度t下密闭容腔内油液分子群n作用在某一单位作用面积a上的统计意义下的平均个数，其中，n>>n>>1；n为密闭容腔内油液分子摩尔个数；
29、根据测量装置在等温过程中油缸油液压力升至p时的油液体积变动量等于活塞移动的距离与活塞面积之积，可得(油缸)油液体积变动量为：
30、dv＝dl×a＝((m/m-1)/n)×dr×a
31、其中，dv为测量装置在等温过程中油缸油液压力变动dp时的油液体积变动量；dl为(油缸)活塞移动的距离；dr为分子之间因为压力或者体积变动而变动的微分距离；a为测量装置油缸活塞横截面积；m为密闭容腔内油液的质量，m为油液分子的摩尔质量，n＝m/m为(测量装置油缸)密闭容腔内油液分子摩尔个数；n为压力p在某一温度t下密闭容腔内油液分子群n作用在某一单位作用面积a上的统计意义下的平均个数，其中，n>>n>>1。
32、所述计算油液体积的变动量之前，所述方法还包括：
33、计算初始压力p0下，按分子团为球体并且密排n＝m/m的量所占满体积反算得到油液分子之间的距离：
34、
35、其中，r0为初始压力p0下(p0＝0)按分子为球体并且密排n＝m/m的量所
36、占满密闭容腔体积v0反算得到油液分子之间的平均作用距离，n为密闭容腔内油液分子摩尔个数；v0为测量装置中油缸油液在压力p0时的容积；m为密闭容腔内油液的质量；m为油液分子的摩尔质量。
37、所述计算油液体积的变动量之前，所述方法还包括：
38、计算压力p下，按分子团为球体并且密排n＝m/m的量所占满体积反算得到油液分子之间的距离：
39、
40、其中，r为压力p下按分子团为球体并且密排n＝m/m的量所占满体积反算得到油液分子之间的距离；v为测量装置中油缸油液在压力p时的容积；v0为测量装置中油缸油液在压力p0时的容积；dv为测量装置在等温过程中油缸油液压力变动dp＝p-p0时的油液体积变动量；m为密闭容腔内油液的质量；m为油液分子的摩尔质量。
41、所述计算测量装置在等温过程中油缸油液压力升至p时的油液体积变动量之后，所述方法还包括：根据活塞移动距离以及油液体积变动量求得作用在活塞面积a上的平均分子数，具体包括：
42、基于压力p下，按分子团为球体并且密排n＝m/m的量所占满体积反算得到油液分子之间的距离的公式，通过两边求导，求得油液体积变动量：
43、
44、通过对比dv与dv1可得作用在活塞面积a上的平均分子数为：
45、
46、其中，dv1为压力p下，按分子团为球体并且密排n＝m/m的量所占满体积反算得到油液分子之间的距离求得油液体积变动量；n为压力p在某一温度t下密闭容腔内油液分子群n作用在某一单位作用面积a上的统计意义下的平均个数，其中，n>>n>>1；m为密闭容腔内油液的质量；m为油液分子的摩尔质量；v为测量装置中油缸油液在压力p时的容积。
47、所述根据测量装置中油缸的活塞作用面积，根据油液分子之间的相互作用力，从分子角度计算油液压强及其变动量的拟合公式，具体包括：
48、
49、其中，dp为与dv对应的油液压强变动量；a为活塞横截面积；n为密闭容腔内油液分子摩尔个数；df(r)为油液分子群在压力p下对某一单位作用面积a累计作用力的拟合值在绝热状态下与压力变动量dp对应的变动量。
50、还包括计算离散液压系统离散发射装置单位时间内每次油液的发射量，具体包括：
51、
52、其中，cd为离散液压系统离散发射装置发射口的流量系数；qout为发射装置单位时间内每次油液的发射量，等于离散液压系统接收油缸每次接收的最大油量qin；a0为所述离散液压系统离散发射装置中拉瓦尔发射管的最小过流横截面积；p为发射侧的平均油压；p0为所述油液发射装置中拉瓦尔管的扩散段的平均油压；△p＝p-p0等于接收油缸每次接收的最大油压的变动量dpmax；油液平均密度ρ＝mout/vout；mout为发射的油液质量，其包含的油液分子摩尔数n0＝mout/m；vout为发射的油液平均体积,等于接收油缸每次接收的最大油量的变动量dv。
53、根据发射装置单位时间内每次油液的发射量，计算得到作用油缸内的压力增益为：
54、
55、其中，dp为油液压强变动量；a0为所述油液发射装置中拉瓦尔管的最小过流横截面积；n0为所述油液发射装置中拉瓦尔管每次发射出的油液分子数；dv为所述油液发射装置中拉瓦尔管每次发射出的油液体积的量；dpmax为所述油液发射装置中拉瓦尔管每次发射的前后压差；发射的油液包含的油液分子摩尔数n0＝m0/m；m为油缸工作初期供给到油缸工作腔内的油液质量＝ρv＝ρ(l*a)；n＝m/m为油缸接收发射的油液包含的油液分子摩尔数n0＝m0/m之前油缸内的油液分子摩尔数；m为油液分子的摩尔质量；l为由位移传感器测得的油缸活塞工作腔移动的位移；n为压力p在某一温度t下密闭容腔内油液分子群n作用在某一单位作用面积a上的统计意义下的平均个数；a为活塞横截面积；df(r)为油液分子群在压力p下对某一单位作用面积a累计作用力的拟合值在绝热状态下与压力变动量dp对应的变动量；k为分子间相互作用力的关系曲线与拟合弹性系数间的拟合参数。
56、由于采用了上述技术方案，本技术所取得的有益效果为：
57、通过对相对分子间距与分子间相互作用力的关系曲线进行拟合，获得油液分子之间的相互作用力，然后根据测量装置中油缸的活塞作用面积，根据油液分子之间的相互作用力，从分子角度计算油液压强及其变动量的拟合公式；从而建立了油液压强变动量与压力p下按分子为球体并且密排n＝m/m的量所占满体积vp反算得到油液分子之间的平均作用距离之间的关系；
58、然后计算油液体积及体积变动量与微观分子之间平均作用距离变动量之间的拟合关系；从而建立油液体积变动量与分子之间因为压力或者体积变动而变动的微分距离之间的关系；
59、然后将所计算得到的油液压强变动量与油液体积变动量以及油液体积代入根据分子距离角度对液压油的体积弹性模量公式中，从而即可得到不同压力下液压油的弹性模量的计算，实现计算的弹性模量能够跟随压力的变化而变化，采用变量而非传统的固定值，从而实现减小液压油仿真误差提高仿真准确度，提高液压油的弹性模量计算精度；并且还能减少计算弹性模量的参数值的数量，通过油缸油液在压力p时的容积、油缸活塞横截面积可以得到不同压力下的弹性模量的准确计算。根据离散液压系统每次较恒定的油液发射量，利用智控液压系统油缸位移或马达转角的反馈等信息可以测得当下的工作容腔的工作容积和作用面积，从而不仅可以计算当前工作容腔内的液压油的体积弹性模量，也可得到接收离散液压油不同次数下液压油缸内油液的压力增益。
60、另外，通过对相对分子间距与分子间相互作用力的关系曲线进行拟合，即f(r)为两油液分子间相互作用力曲线的拟合关系表达式，其中在r0和10r0处存在两个零点，从而得到的曲线下方作用面积(即引力所做功)的拟合，这样，更清晰的发现了：在r0零点表示引力和斥力平衡时，分子在某一温度下在平衡位置震动的稳定状态；在10r0零点表示由于位移过大造成的两分子之间的撕裂状态，撕裂开的分子距离内存在负能量的真空状态，这种真空状态就可以很好地解释油液分子经过拉瓦尔管后由于弹射的快速移动造成的位移过大的撕裂能的存在，从而可以很好的解释宏观的层流演变为微观的撕裂紊流的现象，从而可知离散液压发射装置中拉瓦尔管出口的油液流动状态一定为紊流，而对于紊流的流量系数cd，我们通过实验曲线可知基本可以稳定在0.6左右，所以，只要控制压力差和作用时间，错过前方油液的拥堵阻力，由机械装置切割尾部的拉扯牵引力，就可以从理论上得到离散发射装置可以稳定发射脉冲流量的理论验证，从而有利于推广新型的离散液压的节能和快捷功能的应用推广。
61、从推导中可以看出，同时，也从推导所述压力的增益中，可以发现：需要在n大于n0，油缸容腔内充满一定的油液v后，dp的计算才能够更加精确合理，也就说明了目前全球第四个科学计算与系统建模仿真平台中液压系统压力增益的仿真算法为其中将油液的体积弹性模量ke采用固定值用于连续流的仿真所存在问题，从而为解决问题引领了方向。
1.一种离散液压油传输下的压力增益的计算方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的一种离散液压油传输下的压力增益的计算方法，其特征在于，所述通过对相对分子间距与分子间相互作用力的关系曲线进行拟合，获得油液分子之间的相互作用力拟合值，具体包括：
3.如权利要求2所述的一种离散液压油传输下的压力增益的计算方法，其特征在于，所述油液分子之间的相互作用力拟合值的计算方法中，拟合系数k的计算方法包括：
4.如权利要求1所述的一种离散液压油传输下的压力增益的计算方法，其特征在于，所述计算油液体积的变动量，具体包括：
5.如权利要求4所述的一种离散液压油传输下的压力增益的计算方法，其特征在于，所述计算油液体积的变动量之前，所述方法还包括：
6.如权利要求4所述的一种离散液压油传输下的压力增益的计算方法，其特征在于，所述计算油液体积的变动量之前，所述方法还包括：
7.如权利要求6所述的一种离散液压油传输下的压力增益的计算方法，其特征在于，所述计算测量装置在等温过程中油缸油液压力升至p时的油液体积变动量之后，所述方法还包括：根据活塞移动距离以及油液体积变动量求得作用在活塞面积a上的平均分子数，具体包括：
8.如权利要求1所述的一种离散液压油传输下的压力增益的计算方法，其特征在于，所述根据测量装置中油缸的活塞作用面积，根据油液分子之间的相互作用力，从分子角度计算油液压强及其变动量的拟合公式，具体包括：
9.如权利要求1所述的一种离散液压油传输下的压力增益的计算方法，其特征在于，还包括计算离散液压系统离散发射装置单位时间内每次油液的发射量，具体包括：
10.如权利要求9所述的一种离散液压油传输下的压力增益的计算方法，其特征在于，根据发射装置单位时间内每次油液的发射量，计算得到作用油缸内的压力增益为：
