一种基于CFD的电驱流量分配系统仿真方法

技术领域

本发明涉及电驱流量分配系统的仿真技术，具体一种基于CFD的电驱流量分配系统仿真方法。

背景技术

电驱系统中的电机定转子、滚动轴承、轴齿等部件在工作的过程中，会持续产生较多的热量，这些热量如果不能被有效及时的带走，就会导致轴承烧蚀、电机永磁体退磁、轮齿剥落、噪音等问题，严重影响电驱系统的工作。

电驱上的冷却润滑系统可以有效的解决电驱运行过程中的发热问题，通过流量分配系统，准确、定量地将润滑油喷射到各发热点，带走工作时产生的热量，同时保证系统使用最少的油液（定量润滑），但是使用最少的油液（定量润滑），又要保证每个发热点都精确的润滑到位，这两个目标之间互相影响，所以流量分配系统的设计需要进一步的进行设计优化，求出最好的平衡点，以提高流量分配系统的效率和整机的性能。

当前的流量分配系统多采用实验验证（打靶试验确定油液是否能喷到润滑点，流量分布试验确认各支路的流量是否达到需求）的方式确认分配效果，然后将验证结论反馈到设计端进行修改，重复多轮的验证和设计修改，求出流量分配系统的最优解。验证周期长，需要多轮的验证和修改才能得到流量分配的目标效果；占用试验资源多。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种基于CFD的电驱流量分配系统仿真方法，该方法在设计前期有效的对流量分配系统的定点、定量特性进行验证，大大缩短产品的开发周期，提升流量分配系统的准确性。

一种基于CFD的电驱流量分配系统仿真方法，包括以下步骤：

步骤1：制作流量分配系统的3D空间模型，3D空间模型包括需要润滑冷却部件以及与该润滑冷却部件相对应的喷油口；

步骤2：标定润滑冷却部件的润滑点范围和喷油口的中心点；

步骤3：根据公式：

步骤5：输入喷油口所在喷油支路的流量，并记为q；

步骤6：根据公式：

步骤7：各喷油支路的喷油口应满足如下公式：

步骤8：依据最优直径集optd调整3D空间模型，在CFD内对润滑点进行润滑仿真。

进一步为：所述步骤8中，在CFD内对润滑点进行润滑仿真时，统计各喷油支路的输出流量以及喷油口的流速，并判断各喷油支路的输出流量是否和输入各喷油口所在喷油支路的流量q一致，喷油口的流速是否在vmin~vmax的区间内；否则，调整d值，以满足以上两个条件。

进一步为：所述调整d值为选择最优直径集optd中相应最优值的附近值，且满足d在dmin~dmax中取值。

进一步为：在选取最优直径集optd的附近值时，以各喷油支路的输出流量和输入各喷油口所在喷油支路的流量q最接近值时的d值，作为最终直径d0，将最终直径d0作为最终的设计方案。

本发明的有益效果：

1.本发明所述的方法，基于CFD仿真的方式，在设计阶段即可对流量分配系统的工作效果进行确认，替代开发阶段的实物（样件）试验，减少验证阶段的实物验证次数，周期短，条件要求低。

2.油液的流动状态，压力分布等信息可通过仿真直观的表达，该参数在试验的过程中较难测得。

3.有明确的方式方法推算流量分配系统的关键参数（optd、optv等），并结合CFD进行效果确认，大大缩小了设计参数的选择范围，减少了方案的修改次数，极大程度缩短了设计开发的时间。

附图说明

图1为冷却润滑系统图；

图2为流量分配系统示意图；

图3为电驱系统液压原理图；

图4为本发明电驱流量分配系统仿真流程图；

图5为喷油支路和润滑点的位置关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明。下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本发明实例中的左、中、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1和图2所示，汽车自动变速器/电驱系统中的轴承、齿轮、拨叉、离合器、电机定转子等零部件在工作的过程中均需要ATF油液持续的润滑和冷却，流量分配系统负责将油液从主油路定点、定量的输送到各冷却润滑点（轴承、齿轮、拨叉、离合器、电机定转子）。在最初自动变速器的液压系统中，主要通过在液压控制系统中的阀体，对各润滑支路进行精准的流量调节。本发明针对某自动变速器的液压控制系统，电驱系统由于成本压力大，空间紧凑，润滑工况单一等特点，多数不再设计液压控制模块等结构，不再使用阀体来控制去往减速器、定转子等位置的流量，如图3所示，而是通过复杂的管件布置，固定点、喷油管、密封件等构成的流量分配系统实现各润滑点的定点，定量润滑，如何让流量分配系统按系统需求进行流量分配，是目前设计、验证的难点。

一种基于CFD的电驱流量分配系统仿真方法，如图4所示，包括以下步骤：

步骤1：制作流量分配系统的3D空间模型，3D空间模型包括需要润滑冷却部件以及与该润滑冷却部件相对应的喷油口；

步骤2：标定润滑冷却部件的润滑点范围和喷油口的中心点；

步骤3：如图5所示，根据公式：

步骤5：输入喷油口所在喷油支路的流量，并记为q；

步骤6：根据公式：

其中，依据体积流量公式：

求得：

对上公式中的单位调整一致后，即，d的单位是mm，则q的单位L/min需转化为mm³/s（1L/min=1*10^6/60mm³/s），v的单位m/s需转化为mm/s（1m/s=1000mm/s），进而得到：

步骤7：如下表格所示，包括多个润滑点，多个喷油支路，则q1为0.5，q2为1，q3为1.2，q4为2；分别计算每个润滑点的直径dmin~dmax；

各喷油支路的喷油口应满足如下公式：

步骤8：依据最优直径集optd调整3D空间模型，在CFD内对润滑点进行润滑仿真；将3D空间模型输入CFD仿真软件时，需要对3D空间模型进行前处理，包括数模流体域抽取，制定网格，定义进出口等。

所述步骤8中，在CFD内对润滑点进行润滑仿真时，统计各喷油支路的输出流量以及喷油口的流速，并判断各喷油支路的输出流量是否和输入各喷油口所在喷油支路的流量q一致，喷油口的流速是否在vmin~vmax的区间内；否则，调整d值，以满足以上两个条件。所述调整d值为选择最优直径集optd中相应最优值的附近值，且满足d在dmin~dmax中取值。在选取最优直径集optd的附近值时，以各喷油支路的输出流量和输入各喷油口所在喷油支路的流量q最接近值时的d值，作为最终直径d0，将最终直径d0作为最终的设计方案。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。