齿轮传动系统CFD仿真难点及解决方案
核心技术挑战
多相流耦合
气-液-固三相复杂流动
复杂几何
齿轮啮合区域流体域变化剧烈
动态网格
网格重构与自适应技术要求高
微尺度效应
微米级间隙流动精确模拟
创新解决方案
位移法
齿轮分离处理，保证网格质量
缩小法
比例缩放优化，改善网格生成
圆柱近似法
简化几何模型，提高计算效率
交错法
优化啮合处理，平衡精度与效率
技术局限性
几何变形影响
原始部件位置关系改变，影响仿真准确性
流动特性偏差
溅油分布与实际工况存在差异
油膜分布失真
部件表面油膜厚度预测精度受限
能量损失误差
力矩传递与功率损失计算偏差较大
Hybrid传动系统分析
仿真目标
• 分析内部油的分布
• 量化各部件，尤其是轴承内部的油量
• 捕捉微小间隙处的油气交界面
• 对比两种衬套销(bush pin)设计带来的影响
两种不同的衬套销设计
• 行星系齿轮内部
• 作为滚柱轴承的内滑道
• 安装在保持架上转动
• 不跟随行星轮一起转动
• 滑油油路经过直推轴承，滚柱轴承和一些小间隙处
通用汽车电机油冷分析案例
电机效率影响因素
• 铜损
• 铁损：磁滞损和涡流损
• 摩擦损失
• 风阻损失：空气阻力+油液阻力（搅动损失）
挑战及难点
• 高转速：4000rpm, 10000rpm, 16000rpm
• 风阻损失：空气及油液液滴混合产生
• 气液交界面很难捕捉
• 存在很多细小间隙：损失贡献比例大
边界条件：
• 84million网格
• VOF显示算法
• 240个时间步长/每圈
• K-e模型
• 10000转/每分
滚柱&球轴承润滑特性研究
背景及目标
• 电驱系统内各类轴承的润滑和冷却
• 分析轴承内部油液分布，及预测搅油损失
• 输出结果：油液分布，功率损失（确保计算效率和质量守恒）
• 高转速，轴承内部细小间隙，不同部件转动速度不同
功率损失的组成
• 轴承内外滑道
• 轴承固定架
• 系统搅油损失
电池包三维共轭换热分析
目标
• 预测电池包在低载工况下，温度变化和分布
• 分析电芯单元和其它组件之间的温度差异
• 模拟高载情况下电池包的热安全特性