甩油
關注創建者：仿什么真 創建時間：2019-07-16
甩油的視頻教程
基于Fluent水冷+噴油甩油冷卻電機熱仿真
基于項目實戰Fluent油冷電機（噴油甩油）熱仿真教學； 掌握Fluent流動傳熱仿真的整個流程，電機熱仿真全流程計算設置方法，包括以下四個模塊： 1、幾何處理-SpaceClaim 2、網格劃分-FluentMeshing 3、計算-Fluent 4、后處理-CFDPost
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使用XFlow對減速箱齒輪甩油潤滑的流體仿真
本教程主要是對一個減速箱齒輪嚙合轉動時的甩油潤滑進行仿真，來介紹XFlow的基本分析流程和仿真參數的設置。后面三節與前面四節的內容是一樣的，主要考慮到很多人沒有減速箱模型，因此用了一個更簡單的模型來進行說明，以便大家可以跟著操作。 由于模型的保密性，所以沒有附件，望見諒
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基于Fluent水冷+噴油甩油冷卻電機熱仿真 -幾何處理部分
掌握Fluent流動傳熱仿真的整個流程，電機熱仿真全流程計算設置方法，案例包括workbench源文件及計算設置的全過程錄屏。
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甩油的實例教程
很多需要進行流固耦合計算的實際案例中，模型一般較為復雜，采用fluent等流體計算軟件所需的前處理比較復雜，而且計算分析所需的時間一般較長，采用自適應的拉格朗日-歐拉算法可以很好的解決這個問題。
因歐拉算法的材料在網格內流動，因此網格本身不會發生變形，因此不用擔心因網格畸變帶來的求解發散等問題，且在處理網格時，流體網格可與結構網格重合，大大簡化了流場，提高了建模效率。
如下以一簡單減速器模型進行示意，采用的是abaqus求解器，后續如果大家關注，可以進行LS-DYNA的建模，計算效果及效率與abaqus相當。
附件為inp模型及設置關鍵步驟，感興趣可以下載。
那就是兩種方法，一種是直接把油通到磁鋼的附近，這種方法的話非常好，但問題很大就是甩油的損耗非常的大，像，轉軸甩油的方式一般也就是30瓦左右，這種轉子刷油的話可能會達到四五百瓦這樣的一個狀態。然后我們就會另辟蹊徑去做一些其他的結構，比如說端蓋甩油，端蓋甩油有一個好處，能夠對繞組有一個更好的噴淋，但其實對轉子自身的冷卻的話，是不會有太大的效果的，你可以想象一下就一個發熱體的左右兩端稍微冷一點，但中間的發熱量反而是更大的，兩端溫度低它發熱量本來就少，那他們帶走熱量其實也很少。
2 不同CFD熱管理方法的對比分析
這是來自于網絡的一個圖片，motorcad其實有很多的優點，他能夠算電磁，也能夠順帶著把熱也計算了，但是這是一個定制化的模板，沒有辦法在某一個你想要的地方加一些額外的節點，那這個就會造成溫度的計算不準確，可能預測不到一些非常高溫的地方。
三維方式這一塊有很多的軟件，這類軟件的優點相較于一維的這種分析而言的話，它的可視化程度會非常的高。更加的可靠，更加的能夠提供細節化的一些數據，能出兩三百頁的報告，能提供每一個點的溫度，但在瞬態計算時可能需要花費非常大的時間，像這種三維方式的話，一般適合于求解穩態。
這是一種一維加三維的一個方式，就是我們的一個軟件體系方式，我們的方法非常簡單，怎么樣去實現在項目的可控周期內的一個熱分析呢。
展開 相信做過齒輪變速箱甩油仿真的童鞋一定會有印象，兩齒嚙合過程中的網格重構讓人十分頭疼，如果沒有足夠的動網格參數設置經驗，網格很容易因為拉扯過大出現扭曲度特別差甚至是負網格以至于計算中斷的情況。而TwinMesh的六面體網格方法可以確保不同嚙合位置都有優質的網格質量，確保計算的順利進行。今天我們就簡單的來演示下如何利用TwinMesh的外齒輪模板實現變速箱甩油的仿真。
本例: 一級減速器幾何模型
Step1：齒輪二維型線提取
在ANSYS DesignModeler中提取二維型線數據，用于TwinMesh的輸入
Step2：將二維型線數據導入TwinMesh設置兩齒幾何結構，生成嚙合轉子網格（詳細設置步驟可參考往期關于外嚙合齒輪泵仿真專題）
Step3：在ANSYS SpaceClaim或DesignModeler中將非轉子部分的流場域抽取出來，并在ANSYS Meshing中劃分該域網格
Step4:利用TwinMesh自動輸出case功能，創建CFX求解文件，調整進出口邊界設置，并在Domain選項中添加VOF設置，設置初始液位高度等。
Step5：求解及后處理
至此我們便完成了齒輪箱甩油的仿真過程，可以看到TwinMesh所生成的外嚙合齒輪網格不僅僅可以用于齒輪泵的計算，還可以應用到其他類似齒輪嚙合運動形式的仿真中，最后我們來看一下最終CFX計算的結果。
展開 相信做過齒輪變速箱甩油仿真的童鞋一定會有印象，兩齒嚙合過程中的網格重構讓人十分頭疼，如果沒有足夠的動網格參數設置經驗，網格很容易因為拉扯過大出現扭曲度特別差甚至是負網格以至于計算中斷的情況。而TwinMesh的六面體網格方法可以確保不同嚙合位置都有優質的網格質量，確保計算的順利進行。今天我們就簡單的來演示下如何利用TwinMesh的外齒輪模板實現變速箱甩油的仿真。
本例: 一級減速器幾何模型
Step1：齒輪二維型線提取
在ANSYS DesignModeler中提取二維型線數據，用于TwinMesh的輸入
Step2：將二維型線數據導入TwinMesh設置兩齒幾何結構，生成嚙合轉子網格（詳細設置步驟可參考往期關于外嚙合齒輪泵仿真專題）
Step3：在ANSYS SpaceClaim或DesignModeler中將非轉子部分的流場域抽取出來，并在ANSYS Meshing中劃分該域網格
Step4:利用TwinMesh自動輸出case功能，創建CFX求解文件，調整進出口邊界設置，并在Domain選項中添加VOF設置，設置初始液位高度等。
Step5：求解及后處理
至此我們便完成了齒輪箱甩油的仿真過程，可以看到TwinMesh所生成的外嚙合齒輪網格不僅僅可以用于齒輪泵的計算，還可以應用到其他類似齒輪嚙合運動形式的仿真中，最后我們來看一下最終CFX計算的結果。
視頻結果：
https://v.qq.com/x/page/s0604muytg2.html
展開 分析傳熱模型，齒輪摩擦生熱是熱源，這些熱量通過幾種方式傳播：
1.熱傳導——從齒緣往齒輪中心傳導
2.熱對流——齒輪和潤滑油，潤滑油和空氣，又稱為共軛傳熱
3.熱輻射——溫度不高，輻射量小可忽略
因此，滑油和空氣是傳熱的介質，必須在模型中考慮進去（事實上這部分傳熱達到91%）。滑油和空氣是兩相，因此要使用到fluent的多相流模型；要模擬甩油過程，要使用動網格模型；要模擬傳熱過程，利用fluent內建的傳熱模型。這三者是本案例的核心。
這里不得不提到兩位外國學者，Guillaume Houzeaux對齒輪泵進行了仿真，并且關注局部網格，這可能是最早對齒輪+流體進行仿真；而F.Lemfeld率先采用兩相流模型捕捉了齒輪箱內的流體瞬態變化情況，但他在網格方面的處理比較簡單，對齒輪齒形進行了切除，同時使用一定的壁面粗糙度值模擬齒形的存在，使齒輪能夠甩油。
說了這么多廢話，現在回到主題。
圖3 流固熱耦合仿真流程
本例需要用到的模塊包括fluent模塊，其中又集成了ansys自帶的幾何處理與網格劃分工具。后面與fluent共享結果的是穩態熱分析模塊，以及靜力結構模塊，用來分析熱應力對結構的影響，如用來分析熱變形，限于篇幅本例不涉及。本例實際流程可以簡化如下，我個人喜歡拆分不同的模塊，這樣方便“故障隔離”:
圖4 流體仿真流程
一、模型簡化與網格劃分
由于復雜的三維結構會增加網格劃分的難度，會導致網格數目的無謂增加，加大計算量，因此對齒輪減速器三維模型進行簡化：殼體的凸臺、通孔、墊圈等予以去除；統一壁面厚度；滾動軸承結構在對應位置采取同心圓環來表示，方便施加熱流。這里的模型簡化工作是用SpaceClaim做的。
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甩油的最新內容
? 應用3、涉水、潤滑等特殊場景仿真
在潤滑油、液體晃動、車輛涉水等特殊工況下，我們也可以提供一整套仿真能力，包括：
油箱晃動仿真：結合結構與流體，考慮結構響應；
涉水分析：仿真輪胎在涉水時形成水墻的過程；
潤滑油甩油分析：用于齒輪箱、發動機等；
液體波動仿真：比如罐車在轉彎或制動時，液體的沖擊壓力。
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在潤滑油、液體晃動、車輛涉水等特殊工況下，我們也可以提供一整套仿真能力，包括：
油箱晃動仿真：結合結構與流體，考慮結構響應；
涉水分析：仿真輪胎在涉水時形成水墻的過程；
潤滑油甩油分析：用于齒輪箱、發動機等；
液體波動仿真：比如罐車在轉彎或制動時，液體的沖擊壓力。
</p><p><br></p><p>我們做了多種物理過程的聯動、耦合分析，這里展示的汽車領域碰撞、水壓爆炸、鳥撞分析、高速率發動機甩油分析、潤滑狀況等，都可以通過三維建模進行精準刻畫。這也可以讓大家直觀的理解到仿真在各個領域中的應用。
L3 Particle works 物理模型設置與選擇
15:15-17:00
■ L1 Particle works齒輪箱液面設置方法
■ L2 Particle works齒輪箱穩定求解計算方法
■ L3 Particle works齒輪箱計算結果后處理方法
■ L4 Particle works仿真用齒輪箱幾何前處理方法
■ L5 Particle works齒輪箱甩油案例練習
主要包含軟件基本使用、Particleworks的管內兩相流、管外兩相流等基本案例介紹、輕量化電機模型的噴淋、甩油仿真計算方式介紹。
軟件簡介與特色
【軟件簡介】
Particleworks 是一款模擬流體運動的領先軟件。其先進的基于粒子算法的求解器，可以輕松地對各類工業流體問題進行建模與分析——汽車行業中油箱的晃動及冷卻、制藥業和塑料行業物料的混合與攪拌等等。
為改善軸承運行噪音，緩解甩油對軸承潤滑造成的不良影響，防止振動狀態惡化，維修專業對該軸承進行了補油處理。
在后續對該軸承的振動狀態監測中，發電機驅動端垂直向（GBD-V）的振動值持續上漲（圖3），在三周內上漲至6.2mm/s，漲幅明顯且上漲速率較快，超過了廠家提供的設備運行維護手冊及國標GB/T-6075.3要求的4.5mm/s的振動限值，需停機進行檢修。
nanoFluidX 軟件應用于包括齒輪箱中的甩油、噴嘴模擬、油液混合以及水管理相關的整車涉水和晃動等。
nanoFluidX 軟件基于 GPU 的并行加速計算，對于復雜幾何的流動預測比基于 CPU 計算的有限體積法快的多。考慮到仿真計算模型的規模，nanoFluidX 軟件在計算速度上有很大優勢。
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
中間軸的大齒將油甩向主油底殼
2.產品：主要產品是蠟油、柴油、焦碳、粗汽油和部分氣體，各自比重分別是：蠟油占23-33%，柴油22-29%，焦碳15-25%，粗汽油8-16%，氣體7-10%，外甩油1-3%。
3.基本概念：
焦化是以貧氫重質殘油(如減壓渣油、裂化渣油以及瀝青等)為原料，在高溫(400～500℃)下進行深度熱裂化反應。
齒輪箱潤滑性能的好壞，直接影響到自身的綜合性能和使用壽命；飛濺潤滑通過齒輪旋轉甩油完成對特定位置的潤滑，是最常用的潤滑方式之一。
ParticleWorks是基于MPS（Moving Particle Semi-implicit）移動粒子半隱式法的CFD分析軟件，可以很好地模擬齒輪箱內的飛濺潤滑過程。
