基于有限元分析的斜齿轮搅油功率损失测算及实验验证

引入流体力学的两相流理论、轴流风机和径流风机的动量定理,对单个斜齿轮的搅油功率损失进行了有限元数值估算。考虑流体的黏性、密度,齿轮的螺旋角、模数、齿数、转速,周边工作温度,箱体尺寸,重力加速度和润滑油浸没深度等参数的影响,使用有限元流体力学软件Fluent对多组不同参数斜齿轮的三维搅油流场和搅油功率损失进行了数值仿真。进一步通过实验数据对数值仿真结果的部分参数进行了验证和比对,证明了中低转速条件下可以使用仿真的方法预估搅油功率损失的数值。研究结果也为后续啮合状态下的斜齿轮组搅油功率损失的数值计算提供了方法依据和理论参考。     

汽车后桥准双曲面齿轮搅油损失数值模拟及其减阻研究

为探究某乘用车后桥搅油功率损失,基于VOF(Volume of Fluid)两相流模型及RNG k-ε湍流模型,建立了包括被动锥齿轮及差速器壳等旋转部件的后桥三维数值模型.研究齿轮转速、温度及螺栓结构对后桥内部的瞬态流场分布、动压力分布及搅油功率损失的影响规律.据此提出将螺栓连接齿轮改为沉头螺栓齿轮的结构优化方案,并通...     

基于CFD方法的啮合齿轮搅油损失仿真分析

齿轮搅油功率损失与其影响因素形成复杂的关系,难以直接用理论方法确定。一对齿轮的搅油由于存在齿轮啮合过程中的泵吸效应,与单齿搅油存在一定的差别,而现有的搅油损失计算公式大多是针对单齿搅油,在试验数据基础上通过量纲分析得到,受试验条件的限制,其应用范围非常有限。采用计算流体动力学（CFD）软件FLUENT对一对啮合齿轮空载时的搅油损失进行仿真并将计算结果与试验结果进行了比对;分析了齿轮旋转方向和传动比对搅油损失的影响,比较了直齿轮与斜齿轮搅油损失的差异。结果表明,仿真结果与试验测试结果接近,所采用仿真方法能较准确地预测啮合齿轮的搅油功率损失;齿轮旋转方向、传动比和螺旋角对齿轮对的搅油功率损失均有较大影响。     

基于数值模拟的螺旋锥齿轮搅油功率损失及其敏感度分析

车辆的变速器大多采用齿轮传动,在传动系统中,螺旋锥齿轮的搅油功率损失对齿轮箱的发热、齿轮效率和寿命有巨大影响。为了合理的预测变速器齿轮箱的功率损失,采用正交试验法研究了齿轮转速、润滑油温度、喷油压力、喷油嘴直径以及不同的齿轮节圆直径对螺旋锥齿轮搅油功率损失的影响和敏感程度。首先,基于齿轮箱体结构及锥齿轮对在箱体内的布置,建立了螺旋锥齿轮副喷油润滑的数值计算模型。在数值计算过程中,为提高计算稳定性和准确度,动网格技术和网格重建技术被采用。通过计算结果与试验结果的对比,验证了计算模型的有效性。研究结果表明：齿轮转速和润滑油温度对搅油功率损失影响最为显著,敏感程度排序为齿轮转速>润滑油温度>齿轮节圆直径>喷嘴直径>喷油压力。并且当齿轮转速、喷油嘴直径、喷油压力取1水平,润滑油温度以及不同的齿轮节圆直径取5水平时,搅油损失最小。研究结果为齿轮箱搅油功率损失的计算及综合传动系统的优化可提供重要参考。     

齿轮传动系统搅油损失的试验研究

对单齿轮传动箱体的搅油损失进行了深入的研究,通过对搅油损失进行的试验,探讨了搅油损失与转速、静态浸深及油温之间的规律.并根据试验数据拟合得到了单齿轮搅油功率损失计算公式.     

多功能齿轮搅油功率损耗实验装置及实验方法研究

搅油损失在浸油润滑齿轮传动装置功耗中所占比重较大,是导致润滑失效的主要因素之一。为精确预测不同工况下齿轮的搅油损失,设计一种新型搅油功率损耗测量的多功能试验装置,并介绍针对不同齿形齿轮的搅油损失、圆盘与齿轮对搅油损失和非标准直齿轮的搅油损失的实验方法。该装置可用于不同齿形齿轮、非标准直齿轮的搅油损失试验研究,来考察齿轮尺寸变化或其他因素对搅油损失的影响;用于齿轮与圆盘的搅油实验,来推导出啮合区产生的搅油损失。     

齿轮传动搅油功率损失的研究进展

齿轮搅油损失(Oil churning losses)对传动系统的润滑性能、传动平稳性和节能经济性有着显著的影响。研究齿轮搅油损失的预测和控制方法,对传动系统的优化设计和节能减排有着重要意义。研究表明:高速工况下的搅油损失可达减/变速箱功率总损失的50%以上,且齿轮搅油损失随润滑环境、几何结构和运动工况条件变化显著。搅油损失机理复杂,涉及因素多,探索齿轮系搅油损失机理和掌握搅油能耗特性的变化规律,是国内外研究的难点和热点。至今已有大量齿轮搅油损失建模研究和应用,但主要都是针对某一特定工况或传动条件下的研究,鲜有全面的、完善的理论来分析搅油损失,因此对齿轮搅油损失进行全面的论述和总结很有必要。结合国内外的研究进展,从理论、仿真和试验三方面来综述齿轮搅油损失各影响因素的定性和定量研究,重点分析了搅油损失建模方法及应用场合,并指出了降低搅油损失的方法。     

汽车后桥准双曲面齿轮搅油阻力优化

以降低某汽车后桥准双曲面齿轮搅油阻力为目的,基于VOF(Volume of Fluid)两相流模型及标准k-ε湍流模型建立了汽车后桥三维数值模型,分析了后桥准双曲面齿轮搅油功率损失机理;提出了将准双曲面齿轮由螺栓连接改为去除螺栓结构并在其两侧面增加挡板以减少搅油阻力的方法.通过Fluent仿真,对改进前后汽车后桥准双曲...     

两相脉冲爆震发动机混合流动特性的数值模拟

脉冲爆震发动机具有众多优点,近来受到广泛的关注和研究。要成功起始爆震首先要解决燃油、空气的喷射与混合问题。本文利用CFD程序分别对切向、轴向和径向供气方式的混合室中油、气的混合流动特性进行了三维数值模拟,结果显示三种供气方式各有优劣。切向进气有助于油气的充分混合,但是油、气分布不均,不利于发动机的高频工作;轴向进气时油、气分布比较均匀,但是油气的混合不够充分,增加发动机爆燃向爆震转变的难度;而径向进气的油气分布、混合程度介于切向与轴向进气之间,能耗较大。     

煤粉浓缩器内气固两相流动特性的数值模拟

利用气固两相计算模型(IPSA模型),对水平浓淡煤粉燃烧器关键部件——百叶窗煤粉浓缩器内部压力、速度、浓度场进行了数值模拟,得出了浓缩器内气固两相流动规律,进一步分析了浓缩器的煤粉浓缩机理。计算结果表明,在浓缩器叶片上部出现高煤粉浓度的带状结构,并且在浓侧出口中心位置的煤粉浓缩带内,形成局部的煤粉高浓度区域,这是百叶窗式煤粉浓缩器的主要特点,与试验研究中观察到的气固两相流动现象一致。同时在不同分流挡板开度k下对煤粉浓缩器内部流动进行了数值模拟,得到了浓缩器性能参数,给出其变化趋势,与试验结果对比吻合较好。     

外啮合齿轮泵内部两相流动的数值模拟

应用动网格和气穴模型,对某外啮合齿轮泵进行三维数值模拟研究,分析齿轮泵的总体性能和内部流场特性,得出齿轮泵流量随进口压力减小的变化规律,模拟其内部气穴的产生、运输以及破灭过程。计算结果表明,在齿轮泵的工作过程中啮合处会产生气穴。若泵进口腔的压力较高,气穴就会随着工作液的填充而迅速消失,齿谷输送的工作液中不会包含气穴,齿轮泵的流量只会随进口压力的降低略微下降;若泵进口腔的压力过低,气穴不但难以消失,而且还会被齿谷输送走,导致齿轮泵质量流量迅速下降。齿轮泵进口压力越低,则输送的工作液中气体所占的比体积越高,质量流量下降越明显。     

用数值方法分析绝热毛细管的流量特性

根据均相流假设,用两相流基本方程建立了毛细管的数学模型,采用一种快速、有效的计算方法对绝热毛细管的流量特性进行数值模拟,并把计算结果与实验数据进行了对比分析。     

用DPM模型模拟预热器内两相流场研究

针对旋风筒内复杂的气固两相湍流运动,采用DPM模型对五级旋风预热器的C 5部分进行了数值模拟,通过对结果的研究,得出了旋风筒内气固运动的规律,并在计算的基础上对颗粒的运动规律进行了探讨。     

内啮合齿轮泵流场的数值模拟

采用Fluent的动网格技术,对内啮合齿轮泵内部流场进行了二维非定常计算,得到了内啮合齿轮泵在不同工况下的流场特性。结果表明内啮合齿轮泵无困油现象,泵转速提高会使压力过渡区相邻两齿之间的压差增大。     

基于Modelica的汽车转向系统建模仿真及实验验证

为研究汽车转向系统的转向性能,在对其进行动力学分析的基础上,采用多领域统一建模语言Modelica在仿真平台Dymola环境下建立转向系统模块、整车模块、轮胎模块及力矩计算模块,并将以上模块连接综合为转向系统整体仿真模型。针对某商用车的液压助力转向系统搭建了"汽车转向系统参数测量试验台"。通过台架试验测出模型中待定参数,将所得参数输入模型中进行仿真计算,结果表明:原地转向工况下仿真模型能较准确地反映车辆的转向性能。     

不同含气率下球阀内部流动特性试验及其数值模拟

为研究不同含气率对油气混输泵泵阀内部流场的影响,运用CFD软件对油气混输泵球阀内部气液两相分布、速度场及进出口压差进行了模拟仿真。同时对球阀进行试验研究,测量出球阀进出口的压力值,以验证模拟结果的准确性。试验表明:模拟值与试验值数据误差不超过15%,模拟较为准确。在相同的开启高度、进出口流量下,随着含气率的增加,球阀内流体的压差降低幅度高达90%以上,且其降低较均匀。与此同时,流体密度降低并没有使流量系数和阻力系数有明显的变化。观察两相云图可以发现,在阀球尾部A处产生了旋涡,旋涡随含气率的增加略微增多;突扩界面C处产生了二次回流,使得该处的气相也较多,而在阀球四周内壁,气相分布较少。同时可观察出,流体含气率对阀球间隙处速度的影响不大,但是对流动状态有一定的影响。     

基于CFD的汽车水泵数值模拟与试验验证

以雷诺时均N-S方程为基本控制方程,采用标准k-ε湍流模型,利用计算流体动力学软件Pump Linx模拟了汽车水泵内部的三维湍流流场,研究了水泵叶轮平衡孔及口环间隙对多工况下外特性的影响,并以叶轮有口环间隙、平衡孔这一工况对复杂流场中各个位置上的压力分布、速度分布和叶轮汽蚀进行分析。通过与试验数据进行对比验证,试验结果与数值预测结论基本吻合。提出了减小汽车水泵各部件水力损失的合理性建议,研究结论有效地指导了汽车水泵的开发过程,对其他同类产品的研发也具有指导意义。     

搅拌浸出槽固液两相流场的数值模拟

运用Fluent对石煤提钒搅拌浸出槽进行流场模拟,用GAMBIT建立流场实体模型,采用k-ε湍流模型、欧拉一欧拉多相流模型、以及多重参考系法处理搅拌桨区。对搅拌槽在直桨式和旋桨式两种桨型下的流场以及装有挡板或导流筒后的流场情况进行了比较研究,结果表明在同等条件下旋桨式搅拌桨搅拌效果较好,轴向速度比直桨式搅拌桨平均高出120%,在搅拌槽中设置挡板和循环筒有利于改善流场速度分布,从而加强混合效果,但挡板的改善效果更为显著。     

油管外表面气动喷砂两相流场数值模拟

为了确定油管外表面气动喷砂的工艺参数,采用遵循欧拉-拉格朗日方法的离散相颗粒模型,对不同工况条件下的气固两相流场进行数值模拟。首先采用S-A湍流模型对连续相流场进行数值模拟,得到了气相流场的特性;再采用颗粒轨道模型对固体颗粒相流场进行计算;最后,在仿真计算过的气相流场中加入固体颗粒相,求解颗粒的受力情况,得出颗粒轨迹和速度。结果表明：当喷射距离在100mm、粒子直径在0.5～1.0mm之间时,粒子喷射到油管外壁的速度最大,并且能够覆盖外壁全表面,喷砂效果最佳。     

车灯内部流动与传热的数值模拟分析

采用计算机流体动力学数值模拟的方法,对车灯内部的气流和温度分布进行了计算和分析,着力解决车灯因材料热失效、热变形以及内部结雾等热现象造成的质量问题.仿真结果和实验数据对比表明:采用的数值模拟方法能较准确地模拟出车灯内流场和温度场,为提高车灯寿命和质量提供理论依据.