【技术实现步骤摘要】
高速齿轮风阻与流场调控的仿真检测方法、设备及介质
[0001]本专利技术属于齿轮传动
，尤其涉及一种高速齿轮风阻与流场调控的仿真检测方法、设备及介质。
技术介绍
[0002]目前，齿轮是机械领域的重要组件，已广泛应用于航空航天、轨道交通等领域，并且对高线速度齿轮传动系统的传动效率、承载能力、结构紧凑性等性能指标的要求愈来愈高。高速齿轮传动中，由于流场阻力而产生的风阻功率损失较大，并随着转速升高而逐渐恶化。高速流场状态复杂，流场内的速度分布、压力分布不易获取，给风阻损失的机理分析带来困难，而计算流体力学方法在流体分析领域逐渐得到应用和验证，能有效模拟流场的运动，并获取流场状态参数。但是试验中难以测量风阻和展开相关的调控方案测试，以及流场状态监测与调控问题。
[0003]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：试验中难以测量风阻和展开相关的调控方案测试，以及流场状态监测与调控问题；对通过齿轮挡板结构实现低能耗、高传动效率的齿轮传动设计及高速齿轮传动系统的改进提升造成困难，相关设计方法多依靠经验实现，缺乏理论依据和...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高速齿轮风阻与流场调控的仿真检测方法，其特征在于，所述高速齿轮风阻与流场调控的仿真检测方法包括：步骤一，在SOLIDWORKS中建立齿轮实体模型，在ANSYS Geometry中提取流体域模型，在ANSYS Mesh中对流体域进行网格划分和边界命名；步骤二，将流体域网格导入FLUENT中，选择求解器类型；选择流场物理模型，添加流体材料，设置物性参数和流体域边界条件；步骤三，定义齿轮运动边界、求解方法和离散格式；对流体域进行初始化，设置瞬态计算的时间步长和时间步，进行计算求解，计算完成后将结果导入CFD
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Post进行后处理；步骤四，计算齿轮受到的阻力矩和功率损失，获取齿面压力、流场速度分布；根据计算结果对流体域几何参数、网格划分参数及边界条件进行修正，重复步骤二
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步骤三的计算步骤，直到得到挡板方位及间隙的最优参数组合。2.如权利要求1所述高速齿轮风阻与流场调控的仿真检测方法，其特征在于，所述步骤一中，在ANSYS Geometry中提取流体域模型中在有挡板的流体域模型中，挡板为刚性壁面边界。3.如权利要求1所述高速齿轮风阻与流场调控的仿真检测方法，其特征在于，所述步骤一中，在ANSYS Mesh中对流体域进行网格划分采用非结构四面体网格，对齿面进行细化，在间隙较小的流体域间也进行了网格细化。4.如权利要求1所述高速齿轮风阻与流场调控的仿真检测方法，其特征在于，所述步骤二中，在模型Y方向上设置
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9.81m/s2的重力加速度；流场物理模型中的湍流模型使用适用于强旋流的SST k
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ω模型；所述步骤二中，流体域边界条件包括齿面边界条件、箱体边界条件，齿面为刚性旋转壁面边界，箱体为刚性无滑移壁面，在忽略箱体作用的情况下，将其设置为开放界面；齿面运动边界通过动网格模型进行定义，导入profile文件定义转速，并设置网格光顺及网格重构参数。5.如权利要求1所述高速齿轮风阻与流场调控的仿真检测方法，其特征在于，所述步骤三中，求解方法选择压力
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速度耦合算法，选择稳定性较强的SIMPLE算法，动量方程的离散方法为二阶迎风格式，压力的离散方法为“PRESTO！”格式。6.如权利要求1所述高速齿轮风阻与流场调控的仿真检测方法，其特征在于，所述步骤四中，计算齿轮受到的阻力矩和功率损失，获取齿面压力、流场速度分布具体过程为：对计算过程中齿轮受到的阻力矩和齿间流体的体积流量进行了监测；体积流量数据是通过在齿轮端面和齿顶添加平面，再分别对穿过几个平面的体积流量进行提取获得的。7.如权利要求1所述高速齿轮风阻与流场调控的仿真检测方法，其特征在于，所述步骤四中，根据计算结果对流体域几何参数、网格划分参数及边界条件进行修正，具体过程为：通过多组参数对挡板与齿轮端面或齿顶的间隙进行调节，以获得不同挡板参数对风阻损失的影响规律，通过风阻功率损失计算和齿间体积流量的对比，确定最佳的挡板配置。8.如权利要求1所述高速齿轮风阻与流场调控的仿真检测方法，其特征在于，所述高速齿轮风阻与流场调控的仿真检测方法具体过程为：根据应用中的试验齿轮，得到齿轮基本尺寸参数，在SOLIDWORKS中建立齿轮实体模型，并输出*.igs文件；将得到的*.igs文件导入ANSYS Geometry中，提取流体域模型，在有挡板的流体域模型
中，挡板为刚性壁面边界，并确定挡板与齿面之间的距离，输出*.agdb文件；将得到的*.agdb文件导入ANSYS Me...
【专利技术属性】
技术研发人员：张钰哲，侯祥颖，张红，张健，苏宏华，李政民卿，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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