CFD-simulation of no-load power losses and the oil distribution of spur gears

正齿轮空载功率损耗和油分布的 CFD 模拟

基本信息

项目摘要

No-load gear power losses account for a considerable proportion of the main losses in high-speed gears. Currently, there is no efficient method to quantify these losses. At present, em-pirical equations are used, despite these formulas could just provide roughly approximated values. No-load gear losses are affected by the current flow conditions in the gearbox. Again, there is no efficient method to predict these conditions. Consequently, the development orthe optimization of geared transmissions is impeded. The efficiency optimization in gear en-gineering could be remarkably improved by a precise and yet efficient predicting method. As an alternative to empirical equations, the most promising method is the use of computational fluid dynamics. The main aim of the proposed project is the development of an optimized and validated CFD simulation model based on the SPH method in order to predict the no-load gear losses and the oil distribution in geared transmissions. The results for the no-load losses will be validated by the measurements, whereas the simulated oil distribution is compared to the recordings made by a high-speed camera.In collaboration with the Institute of Machine Elements and the Institute of Aerodynamics and Fluid Mechanics of the Technical University of Munich, the interaction based SPH method will be optimized and compared to the Finite-Volume Method. Both methods have already been used by both institutes for similar applications.It has already been shown that the SPH method has great potential from a numerical point of view. By comparing the results with the Finite-Volume Method at the end of the project, an established base of evaluation will be created. The possibility of applying the SPH method for the prediction of no-load losses and the oil distribution in geared transmissions will be explored.In this project, potentials of CFD applications in the research field of gearbox simulation will be detected, which can reduce the time consuming and expensive experimental investigations in the future.
无负载的齿轮功率损失占高速齿轮中主要损失的相当比例。当前,没有有效的方法来量化这些损失。目前,尽管这些公式可以提供大致近似的值,但使用了膜方程。无负载齿轮损耗受到变速箱中当前流动条件的影响。同样,没有有效的方法来预测这些条件。因此,阻碍了齿轮传输的开发或优化。通过一种精确但有效的预测方法可以显着提高齿轮加工的效率优化。作为经验方程式的替代方法,最有前途的方法是使用计算流体动力学。拟议项目的主要目的是基于SPH方法开发了优化和经过验证的CFD仿真模型,以预测齿轮传输中的无载齿轮损耗和油分布。无负荷损失的结果将通过测量结果验证,而模拟的油分布与高速相机的录音进行了比较。与机器元素研究所合作,慕尼黑技术大学的空气动力学和流体力学研究所将优化基于互动的SPH方法,并将其与有限的效果方法进行比较。两家机构都已经将两种方法用于类似的应用程序。从数值角度来看,SPH方法具有巨大的潜力。通过将结果与项目末尾的有限体积方法进行比较,将创建既定的评估基础。将探索将SPH方法应用于预测无负荷损失和齿轮传输中的石油分布的可能性。在该项目中,将检测到CFD应用程序在变速箱仿真的研究领域的潜力,这可以减少未来的耗时和昂贵的实验研究。

项目成果

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