Altair Taiwan Blog

隨著技術的不斷進步，市場對於乘用車/商用車等的潤滑系統性要求越來越高。以往在產品的潤滑性能的開發、提升等工作中，主要依賴於台架實驗。雖然台架實驗能直觀的獲取潤滑性能的“好”與“壞”，但成本高、週期長，不利於產品的快速反覆運算與性能提升。

因此，需要一款飛濺潤滑分析軟體，能夠在設計初期對潤滑系統的潤滑效果進行快速且準確的模擬分析，確認各個零部件潤滑油量滿足設計要求，避免試驗驗證階段出現由於潤滑不足導致的零件燒蝕、齒輪失效、軸承壓痕等問題，以滿足專案開發階段的產品設計和優化分析工作。

本期使用Altair nanoFluidX從分析設置、流場分析、軸承端部油量分佈與齒輪箱熱分析、攪油損失扭矩值幾方面來分析新能源齒輪箱中的攪油潤滑分析。

小汰提醒：本文動圖酷炫密集，大家注意流量哈~

•  多相流分析

•  物理時間:   2 s

•  解析度:   0.75 mm

•  粒子數量:  11.8 million

•  前處理時間:  1 h

•  硬體平臺：8 NVIDIA Tesla V100

 •  分析結果中可以生成酷炫的渲染動畫

 •  nanoFluidX使用特殊的時間平均後處理方法：

我們對瞬態的流場取時間平均，創建一個准穩態的流場。這提供了更加準確、清晰的流場分佈資訊，讓我們關注到齒輪箱內的油平均分佈狀態。

在中間齒輪上部存在一個大的低速漩渦：

來自輸出齒輪的高速油“撞”到反向旋轉的中間齒輪，油被分成兩部分：

•  一部分構成漩渦

• 一部分流向輸出軸

間軸的大齒將油甩向主油底殼，在中間軸下方形成回流區（由輸入軸的油補充）：

為何要耦合AcuSolve進行熱分析？

因為流動和傳熱的時間尺度差幾個數量級，同時求解計算量太大。採用SPH演算法求解器nanoFluidX計算高度瞬態的流動現象，通過時間平均法提取准穩態的流場資訊，下一步映射給FEM演算法的求解器AcuSolve， 最終獲得穩態的溫度場。

 •  齒輪箱外表面給定對流換熱係數

 •  對流換熱係數:  20 W/m2-K

 •  參考溫度:  300 K

圖中箭頭所指的中間軸的這一側的軸承端部，幾乎沒有油分佈，從而導致了這一端的軸承溫度較高。

總的攪油損失功率: 0.73 kW

 •  緊湊的殼體結構使得齒輪箱內部的流場無法過多的發展。

 •  在這一齒輪箱內部唯一的主要流場結構就是中間軸上方的大渦漩。

 •  在該位置處的流動主要有三個方向：

 •  流向輸入軸

 •  流過中間齒，再流回油池

 •  回流

 •  平均流場的分析結果顯示，在輸出軸、中間軸的左側軸承，和輸入軸的右側軸承都存在缺油現象。

 •  熱分析結果顯示有些區域的溫度明顯較高，需注意冷卻。

 •  使用nanoFluidX可以準確地識別缺油區域以及潤滑的關鍵區域油量分佈情況。