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Simerics 16缸发动机润滑系统仿真应用

CFD技术已经越来越多地应用到不同的流体领域,例如通过CFD来判断润滑油路系统性能的优劣,然而由于涉及到系统级三维CFD仿真,面临众多技术难点,目前还没有得到普遍应用。


技术难点

1、大多数润滑问题均涉及两相流,使得流体数值分析难度加大,例如压力循环润滑系统中的空化问题。

2、润滑油路内一般会有一些间隙通道,如轴承润滑油路中一般有毫米量级的密封间隙,压力润滑系统中一般会有极微小的圆环间隙润滑油道,这些间隙流道的存在大大加重了CFD前处理的难度和CFD求解的收敛性和稳定性。

3、润滑油路中一般存在多个运动部件,这些运动部件的存在对于网格质量的要求和动网格设置的要求极高,一般的CFD分析软件无法胜任。

4、对于某些润滑问题,需要考虑到整个系统的润滑效果,此时需要对整个润滑系统进行分析,需要考虑到系统内不同零部件的耦合作用、系统内的空化问题、润滑系统庞大的网格数等问题,传统的CFD工具无法承受如此庞大且复杂的物理问题分析。


应用实例

作为强大的运动机械仿真软件,Simerics不仅可以解决包含各种泵在内的复杂旋转机械CFD问题,同时还可以解决泵、控制阀门、轴承、接头、局部损失元件等组成的流体系统级CFD问题,在考察泵本身的运行特性的同时,还可以充分考察泵与上下游部件之间的相互影响及匹配性。

111.jpg图1 润滑系统几何模型


该发动机润滑系统由油泵、控制阀门、油滤器、轴承、管道等多种部件组成,系统结构复杂,运动部件众多。

采用Simerics对该润滑系统进行系统级三维CFD仿真计算,网格数量600万。


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图2 油泵等各部件网格划分



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图3 控制阀等各部件网格划分



图4 轴承动网格


图5 发动机润滑系统计算结果动画


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图6 无量纲计算结果对比