基于流固耦合的分动器齿轮两相流动数值模拟与试验.pdf

第 30 卷 第 4 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.4 54 2014 年 2 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Feb. 2014 基于流固耦合的分动器齿轮两相流动数值模拟与试验 1,2 1 2 陈黎卿 ，张 栋 ，陈无畏 （1. 安徽农业大学工学院，合肥 230036 ；2. 合肥工业大学机械与汽车工程学院，合肥 230009 ） 摘 要：针对分动器齿轮啮合传动中，润滑油运动过程缺乏研究和油压油速等相关参数不确定的问题，应用数值 模拟与试验相结合的方法进行了详细的分析。建立分动器齿轮流场三维模型，基于流固耦合理论，应用 Fluent UDF 命令设定齿轮动网格运动，建立 VOF 两相流模型进行数值模拟，结果表明：0～0.5T （小齿轮以400 r/min 速度旋 转一周耗时为 1T）时刻，从动大齿轮旋转带油对啮合区润滑起主要作用、速度流线在啮合区附近出现明显的漩涡 现象、啮合齿面间压力值相对较大、两相流模型的改变对齿轮带油润滑效果有较大影响；应用高速摄影技术，对 透明分动器壳体内流场流动情况进行观察试验，其油面波动与数值模拟结果作对比，最大误差为 12.2%，误差较 小，表明试验与数值模拟的分析结果相吻合。研究成果为下一步改善分动器齿轮润滑方面的工作提供参考。 关键词：数值模拟；模型；润滑；两相流；流固耦合；分动器 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.04.008 中图分类号：U463.215 文献标志码：A 文章编号：1002-6819 2014 -04-0054-08 陈黎卿，张 栋，陈无畏. 基于流固耦合的分动器齿轮两相流动数值模拟与试验[J]. 农业工程学报，2014，30 4 ： 54－61. Chen Liqing, Zhang Dong, Chen Wuwei. Numerical simulation and test on two-phase flow inside shell of transfer case based on fluid-structure interaction[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Transactions of the CSAE , 2014, 30 4 : 54 －61. in Chinese with English abstract 方法的设计与运用对齿轮等传动部件的传动性能、 0 引 言 润滑措施、摩擦特性等方面进行了研究，Fietkau P 基于流固耦合的两相流数值模拟方法是计算 等[22]应用多体仿真方法对不同参数下润滑条件和 流体力学、固体力学和两相流模型建模方法相结合 齿轮传动噪声影响机理进行研究，郭攀成等[23]针对 的计算机仿真方法。近年国内外诸多学者应用流固 齿轮传动，从润滑油品质设计方面对传动系统的润 耦合两相流分析方法，针对风扇叶片、离心泵、直 滑特性进行研究。Yang S 等[24]、李俊阳等[25]对摩 升机桨叶、涡轮机构等具有旋转结构的机械系统， 擦、磨损理论进行研究，综合考虑温度、失效等方 对其流场流动、气弹稳定性、系统动态响应等方面 面因素对齿轮性能的影响。以上研究结果表明，齿 特性进行了大量研究[1-15]，如 Peng GJ 等[16]应用液