[发明专利]一种硅油风扇离合器滑差的CFD数值计算方法

说明书

本发明公开了一种硅油风扇离合器滑差的CFD数值方法，包括：将硅油风扇离合器三维模型导入有限元计算前处理软件，得稳态计算CFD网格模型；将CFD网格模型导入流体计算软件，结合硅油粘温曲线获得硅油动力粘度μ‑从动盘转速n₂关系曲线；将硅油风扇离合器工作腔三维模型导入到前处理软件中，建立起瞬态计算CFD网格模型；将CFD网格模型导入流体计算软件中，结合硅油动力粘度μ‑从动盘转速n₂关系曲线和风扇的扭矩M‑转速n₂曲线；通过瞬态计算可得到某一固定主动转速n₁下的从动盘转速n₂，n₁‑n₂即为硅油风扇离合器的滑差。本方法可用于硅油风扇离合器产品的设计开发，降低硅油风扇离合器产品的开发成本，缩短开发周期。

技术领域

本发明涉及离合器领域，尤其涉及一种硅油风扇离合器滑差的CFD数值计算方法。

背景技术

硅油风扇离合器是一种以硅油作为流体介质，利用硅油流动剪切力来传递扭矩的一种机械装置。

由于汽车在行驶过中，环境条件和运行工况在不断变化，发动机的热状况也在改变。比如在炎热的夏季，发动机在低速、大负荷情况下工作，加上环境温度以及冷却液温度很高时，冷却风扇应该提高转速以增大风量，提高散热器的散热能力；而在寒冷的动天，环境温度与冷却液的温度都很低，风扇继续工作不仅无任何意义，还会白白消耗发动机功率，同时产生很大的噪声。因此，根据发动机热状况来随时调节发动机的冷却强度变得十分必要。硅油风扇离合器便是这样一的种装置，它可以根据发动机热状况来随时调节发动机的冷却强度，减少发动机的功率损耗，提高发动机寿命，改善发动机的经济性，具有广阔的应用前景。

目前有关硅油风扇离合器滑差的计算研究中仍然是采用理论计算的方法，李惠珍等在《硅油风扇离合器传递扭矩计算方法的研究[J].内燃机学报,1989,7(1):45-52》、王益有在《硅油风扇离合器匹配设计的研究[D].广州:华南理工大学,2010》、上官文斌等在《硅油风扇离合器滑差和散热性能的计算与测试[J].汽车工程,2015,37(6)》分别以一款双面槽型硅油风扇离合器为研究对象，同时考虑热平衡与力矩平衡对滑差计算结果的影响，推导并建立起了硅油风扇离合器传递扭矩与散热的数学模型，利用理论分析计算的方法求解出了硅油风扇离合器的滑差。对于硅油风扇离合器滑差的CFD数值计算这一方法，目前仍然缺少这方面的研究。此外，理论计算方法的明显不足之处是，该理论计算方法只能计算几何形状规则，几何尺寸参数易于测量的液粘传动(HVD)摩擦副模型，对于几何结构复杂、形状不规则、以及摩擦副表面有凹凸结构的液粘传动摩擦副模型，其具体的模型尺寸根本无法准确测量，更难以建立起准确的数学模型；而采用本发明提供的CFD数值计算方法，只需在前处理网格划分的时候对复杂、不规则的摩擦副表面进行局部网格加密，以贴近摩擦副表面真实的几何形状特征，便可顺利求解计算出几何形状复杂不规则的液粘传动摩擦副的滑差值。比起理论计算方法，CFD数值计算方法对复杂几何模型的适应性更强。在对硅油风扇离合器散热特性的CFD数值分析方面，姚倩等在《硅油风扇离合器散热性能计算及实测分析[D].广州:华南理工大学,2011》、王红民等等在《硅油风扇离合器的散热特性[J].华南理工大学学报(自然科学版),2020,48(8):115-123》分别利用CFD数值计算方法对硅油风扇离合器的散热特性进行了分析，其中的生热过程是以设置固定热源的形式代替CFD模拟硅油粘性摩擦生热过程，其热源的生热率根据理论生热计算所得，对CFD粘性剪切生热过程进行了简化处理，计算准确度较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种硅油风扇离合器滑差的CFD数值计算方法，该方法可以直接通过CFD的方法，利用硅油风扇离合器三维模型、以及硅油粘温曲线、风扇流量-转速曲线、风扇扭矩-转速曲线等参数，即可计算出硅油风扇离合器的滑差。