平滑颗粒流体动力学 (SPH)：变速箱润滑

齿轮机构需要足够的润滑才能长期保持优化性能和效率。Simcenter STAR-CCM+ 提供平滑颗粒流体动力学 (SPH) 模型，通过该模型可模拟润滑剂在齿轮机构部件周围的流动，并确定是否需要调整。

SPH 是一种无网格方法，它使用基于拉格朗日颗粒的方法模拟流体动力学。此数值方法克服了传统模型中存在的网格划分相关约束，特别适用于模拟包含移动部件的快速动态和复杂流动。

本教程将着重演示设置 SPH 模拟以预测变速箱中流场、齿轮润湿和齿轮扭矩的工作流程。

在本教程的第一部分中，您将对齿轮部分浸没在润滑剂中的油浴润滑系统进行模拟。这种润滑方法通常用于低速运行。在第二部分，将使用注油对变速箱的润滑进行模拟，这是高速应用的首选方法。由于齿轮的旋转，无论哪种方法，轮齿上都会形成润滑膜。

以下示意图显示此教程中所用的配置：

对于油浴润滑模拟，变速箱形成不包含流边界的封闭系统。交联的齿轮和小齿轮在油浴系统内低速反向旋转。小齿轮的外半径为 0.02 m，旋转速率为 1222 rpm。大齿轮的外半径为 0.039 m，旋转速率为 -594.5 rpm。模拟开始时，外壳内的油位为 0.02 m。油以直径为 1 mm 的固定尺寸颗粒进行离散。模拟将在物理时间为 0.5 s 时停止。

对于注油润滑模拟，变速箱顶部的喷射器将油颗粒引入系统。喷射器的入口直径为 2 mm，它以 0.06 kg/s 的质量流率喷射油。喷射的油颗粒直径为 0.3 mm。小齿轮以 12000 rpm 的旋转速率高速旋转，大齿轮以 -5837.8 rpm 的速率旋转。该模拟在 0.01s 停止。

该油建模为不可压缩液体，密度为 845.1 kg/m^3，动力粘度为 0.074 Pas。油和空气之间的表面张力系数为 0.025 N/m。使用自适应时间步进运行模拟，自适应时间步进将根据计算的速度动态调整时间步长。