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    液体粘性联轴器内流场数值计算

    发布日期:2016-01-25 发布者:鑫程联轴器

    应用计算流体力学Fluent软件对某液体粘性联轴器内部气液两相流动进行数值计算。模拟采用分离求解器、非定常、可压缩的RNG k-e模型以及滑动网格模型,以压力、硅油密度等参数的流场分布图形方式输出模拟结果。分析这些结果得知,液体拈性联轴器内外盘片的孔槽和空气的分布对其工作特性有重要影响,分析结果与公开的相关研究结果吻合较好,为液体粘性联轴器的设计研究提供了理论依据。

        在当今国际汽车制造业中,利用液体粘性技术设计开发的液体粘性联轴器正广泛地应用在汽车上。装有液体粘性联轴器的动力传动系统可以实现汽车的常时四轮驱动,对于汽车在爬坡、打滑以及坑洼路面_L的顺利行驶起到了很重要的作用。   
    液体粘性联轴器以硅油作为传递动力的介质,通过联轴器内盘片的旋转带动硅油转动,利用硅油的剪切力带动联轴器外盘片转动,从而实现转矩的传递。一直以来,缺乏对液体粘性联轴器内部工作介质流动状况的研究,而它对联轴器工作性能、转矩传递以及驼峰现象的产生都有着重大的影响。但是由于联轴器的内外盘片有许多小的孔槽,内外盘片分别以不同的转速运动,而且工作介质是有粘性的,并含有一定比例的空气,硅油受热膨胀后粘性和密度都发生变化,因此联轴器内部的流动是非定常、可压缩的三维气液两相的粘性流动,对其进行三维计算是非常困难的。    
    随着训算流体力学和T1算机技术的发展,各种CFD软件a趋成熟,使得对联轴器内流场进行三维计算变得可能,本文将借助于FLUENT软件对某型号粘性联轴器剪切状态时的内流场进行数值计算和分析。
    滑动网格理论
        由于粘性联轴器中内外盘片的旋转速度不同,内部工作介质硅油的密度和粘度随着温度的变化而改变,为了对它们进行计算,采用滑动网格模型计算粘性联轴器的非定常流场,将内外盘片划分为2个单元区域,在两者之间形成一个网格分界面。这两个单元区域互相之间相对沿网格分界面移动,交界面的两侧分别属于不同的流域,旋转速度也不同。为了计算界面流动,在每一新的时间步长确定分界面区域的交界处,在该交界面产生一个内部区域,网格分界面的流量应该根据两分界面的交叉处所产生的面来计算。
        应用CFD软件FLUENT计算了某液体粘性联轴器内部两相流场的三维流动,获得了压力、速度、温度等大量的流场信息,与国外相关研究结果对比吻合较好,证明用数值模拟的方法计算粘性联轴器内流场的正确性。因而在将来的工作中可以通过Fluent软件来代替粘性联轴器的部分实验工作,这对于降低成本,缩短研发周期,提高开发效率具有实际意义。