基于SolidWorks的流体运动模拟仿真技术研究

　　0 引言

　　SolidWorks是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系统，是市场份额增长最快、技术发展最快、市场前景最好、性价比最优的一款三维软件，SolidWorks的运动仿真及动画制作通过其自带插件animator进行的，通过animator可以将产品运动及旋转制作成avi格式的动画。

　　1 动画制作技术

　　动画制作是在已建立的三维模型基础上，通过零部件外观渐隐与色彩变化、零部件位置变化等方法获得动画效果．其动画产生原理和一些CAE分析软件得到的动画是不同的，animator得到是视觉效果，她的作用在于记录屏幕的视像变化，然后通过自动合成各帧获得影片。

　　 1.1 animator动画模拟

　　animator依靠编辑零部件关键点(Key Frame)来实现模拟模型转动、产品的拆卸和装配过程，展示装配体中零部件的配合关系，捕捉和录制产品在实际工作中发生的运动。

　　　　1.2 模拟工具动画模拟

　　在装配体环境下，可以通过简单的物理模拟工具，如马达、弹簧及引力等的施用效果制作动画，如钻床钻头的转动，利用animator手动添加回转体的关键点，将十分繁复，而且animator不考虑零部件相互之间的干涉和碰撞，不涉及动力学分析，而物理模拟工具能够对零部件的碰撞进行实时侦测。

　　　　1.3 VBA编程和关联设计动画模拟

　　使用支持的开发语言VBA编程、数学方程式及函数、关联设计等完成零件及装配体较为复杂的动画制作过程，并使用animator捕捉屏幕画面，从而生成动画影片。

　　2 流体运动模拟动画制作

　　在以往的文献中，都是研究如何利用制作具有固定形状三维模型的动画．而对流体的动画模拟大多采用Flash等动画制作软件，制作出的动画缺乏立体感，视觉效果不甚理想，下面以换热罐中重力热管为例，利用制作重力热管内工质蒸汽流动过程的动画。

　　　　2.1 重力热管的三维模型建立

　　重力热管一般由管壳、毛细多孔材料吸液芯和工质组成，如图1所示，在管内蒸发段吸热热量气化成气体，在冷凝段放出气化潜热凝结成液体，并依靠自身重力从冷凝段回流到加热段，换热功能，构建的热管三维模型如图2所示。

　　图1 重力热管结构示意图

　　图2 构建的重力热管模型

 　　2.2 制作箭头的三维模型