一种硅油离合器温度测试及CFD仿真建模方法技术

本发明专利技术公开了一种硅油离合器温度测试及CFD仿真建模方法，温度测试方法是将硅油离合器在试验台按一定转速进入工作状态，离合器上测温点的温度由无线测温设备实时地记录。温度计算基于CFD仿真模型，模型考虑了硅油粘度随温度的变化和风扇对周围流场的影响，包括如下步骤：建立并简化硅油离合器与风扇的三维几何模型；利用网格软件生成硅油离合器、风扇以及外部流场的网格模型；将网格模型导入CFD仿真软件后选择湍流模型；赋予材料参数至模型中，设置边界条件，选择求解方法和离散格式后开始计算；计算结果后处理分析。计算结果后处理分析。计算结果后处理分析。

【技术实现步骤摘要】
一种硅油离合器温度测试及CFD仿真建模方法


[0001]本专利技术涉及汽车零部件产品研发领域，具体为一种硅油离合器温度测试及 CFD仿真建模方法。

技术介绍

[0002]硅油离合器是一种利用硅油粘性剪切力传递转矩的装置，目前已被广泛应用于汽车冷却系统上。由于主、从动件的转速不同，硅油离合器在工作过程中内部的硅油产生大量热量，硅油温度上升，从而导致硅油粘度降低。为保证传递转矩的能力，硅油离合器应具有良好的散热性能。硅油离合器散热结构的设计与校核尤为重要。对于硅油离合器散热性能的分析，温度是一个关键的参数。获取硅油离合器工作状态下的温度对分析其散热结构设计的合理性十分必要。
[0003]目前在硅油离合器的实际开发工作中，设计人员大多采用以红外线感温枪采集硅油离合器温度的测试方法。这种方法只能获取壳体温度的数据，无法测得硅油的温度。而且，对于工作状态下的硅油离合器，红外线感温枪无法实时地获取壳体特定位置的温度，测得的数据对于硅油离合器散热结构的设计参考价值不大(硅油风扇离合器的散热特性，10.12141/j.issn.1000
‑
565X.190699)。
[0004]对于硅油离合器温度的获取，仿真计算也是一种重要的方法。近年来随着计算机技术的快速发展，仿真模拟在汽车产品的实际研发中得到了广泛的应用。在产品研发的前期阶段，使用计算机对产品性能进行仿真可用于产品的设计选优工作。这大量地减少了前期的实验工作，有利于降低研发成本和缩短研发周期。在产品研发的中后期阶段则通过实验对仿真结果进行验证。实验与仿真相结合已成为当今汽车产品研发的主流方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种硅油离合器温度的测试与计算仿真方法。温度测试方法可获取工作状态下硅油离合器特定位置的硅油温度与壳体温度，有效克服了上述
技术介绍
中提及的现有方法的弊端，具有操作简便、结果可靠的优点。温度计算可获取不同转速下硅油离合器任意位置的温度，所得的数据较试验实测更全面，是温度实测的有效补充。本专利技术提供的温度计算方法可大量减少硅油离合器开发前期的实验工作，有助于缩短产品开发周期。
[0006]本专利技术至少通过如下技术方案之一实现。
[0007]一种硅油离合器温度测试方法，包括以下步骤：
[0008]P1、将温度信号发射器固定硅油离合器前盖上；
[0009]P2、使用热电偶探头测试温度，所述热电偶探头末端的数据线与温度信号发射器相连；
[0010]P3、连接温度信号接收器与计算机；
[0011]P4、装配风扇到硅油离合器上，再将硅油离合器安装到试验台架，设定硅油离合器
的主动转速，让硅油离合器进入工作状态；
[0012]P5、待硅油离合器转速和测点温度稳定后，记录相关数据；
[0013]P6、硅油离合器停止工作状态，更换检测点重复步骤P2
‑
步骤P6完成温度采集工作。
[0014]进一步地，测试的温度包括硅油温度和壳体温度；测量硅油温度时，所述热电偶探头通过硅油离合器壳体上钻开的孔伸入至硅油离合器工作腔，并粘贴在所要测温的位置；测量壳体温度时热电偶探头直接粘贴在壳体上。
[0015]进一步地，测量硅油温度时，热电偶探头从壳体内壁面伸出的距离不能超过硅油离合器工作腔间隙。
[0016]进一步地，测量硅油温度前，固定好热电偶探头后对钻开的孔进行密封，防止测试过程中硅油从孔里飞溅出来。
[0017]进一步地，所述硅油离合器的主动转速由低到高的顺序进行设定；当完成某一测点的温度数据获取工作后，需待硅油离合器的温度降至室温后再进行下一个测点的温度获取工作。
[0018]实现所述的一种硅油离合器温度测试的CFD仿真建模方法，包括以下步骤：
[0019]S1、建立并简化所述硅油离合器与风扇的三维几何模型，其中硅油离合器包括主动盘、壳体、主动轴、轴承；
[0020]S2、将三维几何模型导入网格划分软件，生成硅油离合器、风扇以及外部流场的二维网格与三维网格；将网格模型保存成CFD仿真软件能够识别的文件并导入至CFD仿真软件；
[0021]S3、在CFD仿真软件中选取湍流模型，设置相关的控制参数，赋予模型材料特性参数，确定边界条件并进行计算；
[0022]S4、经CFD仿真软件后处理，获取硅油离合器各区域的温度分布。
[0023]进一步地，所述湍流模型使用RNG k
‑
ε模型，求解类型为稳态计算，求解方法为求解压力耦合方程组的半隐式方法，梯度离散格式为基于节点的格林高斯格式，压力、动量、能量、湍动能方程均采用二阶迎风格式进行离散。
[0024]进一步地，所述材料特性参数包括：密度、导热系数、比热容与粘度，其中，硅油粘度随温度变化而变化，硅油粘度与温度的关系为：
[0025][0026]其中T为硅油实际温度，T0为硅油基准温度；μ0为硅油在温度为T0时的动力粘度；μ为硅油在温度为T时的动力粘度；λ为硅油粘温指数；CFD仿真模型中硅油的粘度参数通过CFD仿真软件中的用户自定义函数功能赋予。
[0027]进一步地，所述控制参数包括求解类型、求解方法和离散方程。
[0028]进一步地，步骤S3中所设定的边界条件包括：CFD仿真模型入口和出口分别设为压力入口边界与压力出口边界，入口和出口的压力值与大气压相等，温度根据实际环境设定，硅油离合器的主动面与从动面以及风扇壁面均设置为旋转壁面，旋转壁面需被赋予相应的转速值。
[0029]与现有的技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0030]本专利技术所提出的测试方法可对工作状态下的硅油离合器实时地采集其硅油温度
与壳体温度，而且采集温度的位置可以按照要求任意布置。本专利技术可以有效地克服现有方法的弊端，具备操作简单、结果可靠的优点。本专利技术所提出的温度计算方法可准确计算不同转速下硅油离合器的温度，该方法可减少硅油离合器开发前期的实验工作，有助于缩短产品开发周期。
附图说明
[0031]图1为本专利技术中测试方法的试验原理图；
[0032]图2是本专利技术实施例的硅油温度测点分布图；
[0033]图3是本专利技术实施例的前壳温度测点分布图；
[0034]图4是本专利技术实施例的后壳温度测点分布图；
[0035]图5是本专利技术实施例的硅油温度实测值与主动转速变化关系图；
[0036]图6是本专利技术实施例在主动转速2800rpm下壳体检测点的温度实测值图；
[0037]图7是本专利技术实施例中仿真模型的计算区域示意图；
[0038]图8a是本专利技术实施例的硅油离合器网格图；
[0039]图8b是本专利技术实施例的风扇网格图；
[0040]图8c是本专利技术实施例的硅油区域网格图；
[0041]图8d是本专利技术实施例的外部流场网格图；
[0042]图9是本专利技术实施例硅油温度计算值与实测值的对比；
[0043]图10是本专利技术实施例在主动转速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅油离合器温度测试方法，其特征在于，包括以下步骤：P1、将温度信号发射器固定硅油离合器前盖上；P2、使用热电偶探头测试温度，所述热电偶探头末端的数据线与温度信号发射器相连；P3、连接温度信号接收器与计算机；P4、装配风扇到硅油离合器上，再将硅油离合器安装到试验台架，设定硅油离合器的主动转速，让硅油离合器进入工作状态；P5、待硅油离合器转速和测点温度稳定后，记录相关数据；P6、硅油离合器停止工作状态，更换检测点重复步骤P2
‑
步骤P6完成温度采集工作。2.根据权利要求1所述的一种硅油离合器温度测试方法，其特征在于，测试的温度包括硅油温度和壳体温度；测量硅油温度时，所述热电偶探头通过硅油离合器壳体上钻开的孔伸入至硅油离合器工作腔，并粘贴在所要测温的位置；测量壳体温度时热电偶探头直接粘贴在壳体上。3.根据权利要求2所述的一种硅油离合器温度测试方法，其特征在于，测量硅油温度时，热电偶探头从壳体内壁面伸出的距离不能超过硅油离合器工作腔间隙。4.根据权利要求2所述的一种硅油离合器温度测试方法，其特征在于，测量硅油温度前，固定好热电偶探头后对钻开的孔进行密封，防止测试过程中硅油从孔里飞溅出来。5.根据权利要求1～4任一项所述的一种硅油离合器温度测试方法，其特征在于，所述硅油离合器的主动转速由低到高的顺序进行设定；当完成某一测点的温度数据获取工作后，需待硅油离合器的温度降至室温后再进行下一个测点的温度获取工作。6.实现权利要求5所述的一种硅油离合器温度测试的CFD仿真建模方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立并简化所述硅油离合器与风扇的三维几何模型，其中硅油离合器包括主动盘、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王惜慧，胡文轩，上官文斌，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：