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
Vol30 No
542014年2月
I ransactions of the Chincse Socicty of Agricultural Enginccring
Fcb.2014
基于流固耦合的分动器齿轮两相流动数值模拟与试验
陈黎卿2,张栋,陈无畏2
(1.安徽农业大学工学院,合肥230036:2.合肥「业大学机械与汽作工程学院,合肥230009)
摘要:针对分动器齿轮啮合传动中,润滑汕运动过程缺乏研究和汕压汕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400r/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、闕合齿面问压力值相对较大、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,
透明分动器壳体内流场流动情況进行观察试验,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?步改善分动器齿轮润滑方面的工作提供参考
关鍵词:数值模拟;模型;润滑;两相流;流固耦合;分动器
doi:10.39695ism: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):
Chen Ligug, Zhang Dong, Chen Wuwei. Numerical simulation and test on two-phase flow Inside shell of transfer case
ased on fluid-structure nteraction 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
润滑措施、摩擦特性等方面进行了研究, Fietkau P
基丁流固耦合的炳相流数值模拟方法是计算等?应用多体仿真方法对不同参数下润滑条件和
流体力学、固体力学和炳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,郭棽成等2针对
的计算机仿真方法。近年国内外诸多学者应用流齿轮传动,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、离心泉、直滑特性进行研究。 Yanny S等、李俊阳等2对摩
?机浆叶、涡轮机构等具有旋转结构的机槭系统,擦、磨损理论进行硏究,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。以上研究结某表明,齿
特性进行了大量研究,如 Peng J等?应用液轮的润滑情况将影响到传动系统的性能,因此也是
固两相流动数值模拟方法对涡轮机机构磨损特性众多学者关心的一个热点问题。通过对现有研究成
进行了预测,赵斌娟等应用 Mixture多相流模型,果整理分析后得知:通过对齿轮传动系统中润滑方
对义流道泵全流道流场湍流进行了研究, Wahba E面的模拟,揭示齿轮膵瘵磨损与涧滑特性关系的机
M等针对涡轮机多相流模型进行了优化。以上:研理,对传动系统具有重要意义。
究成某表明,流固耦合两相流数值模拟方法越米越
分动器作为四张汽车动力分配的关键部件,其
多地应用到旋转机械系统的内部流场流动情況、传传动性能对整车运动特性的影响极大,齿轮味合传
动特性分析、湍流分析等方面
动是分动器传动的重要组成。日前国内外在分动器
齿轮传动系统的滑对传动部件摩擦磨损、传方面的相关研究主要集中在分动器扭矩分配策
动效率等多方面性能有较大的影响,近年来国内外研究,关键部件的性能分析等方面262?。日前针对
诸多学者对传动机械的涧滑特性进行了研究,如分动器齿轮传动中润滑方面的研究尚不充分,有必
Pric S"り、李波2の、周哲波川等学者通过试验测试要在齿轮啮合传动润滑方面开展深入的科学研究
文中以某四驱汽车分动器传动齿轮为例,以齿轮
收稿日期:201.3-09-17修订日期:2013-12-12
合传动过程中,分动器壳内润滑油流场流动特性为
基金项日:因家白然基金项日(NO:51305004);
研究象,应用流固耦合理论,建立分动器齿轮气
作者简介:陈黎卵(1979一),安微肥东人,博士生,教授。主要研究
方向:传动系统多相流分析合肥安徽农业大学工学院,230036。
液两相流模型,进行CFD数值模拟,对其流动特
Fmail:clq79111(@,126.com
性;压力场、速度场分布:两相流影响特性等进行