移动粒子半隐式方法用于熔池内流动与换热行为模拟的适用性研究

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作者 王子健 隋丹婷 +3 位作者 张珺 陆道纲 王莺旭 余金源 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 2024年第6期1226-1238,共13页

将堆芯熔融物滞留在压力容器内部是严重事故重要的缓解措施之一,但是保证该措施有效的前提是准确计算熔池内含有内热源的熔融物的分布和流动,并基于该结果评价压力容器结构的完整性。本文对传统的MPS方法进行改进,增加了粒子间的传热计... 将堆芯熔融物滞留在压力容器内部是严重事故重要的缓解措施之一,但是保证该措施有效的前提是准确计算熔池内含有内热源的熔融物的分布和流动,并基于该结果评价压力容器结构的完整性。本文对传统的MPS方法进行改进,增加了粒子间的传热计算部分,探究了定温壁面处粒子在权函数中的权重。基于方腔导热基准题和方腔对流换热基准题,验证了MPS对于导热现象的最大误差为1.5%,确定了定温壁面处粒子在权函数中的权重因子是流体域内部粒子的4倍。针对COPRA实验进行模拟,MPS计算平均误差为3%,验证了带内热源的熔池模型模拟结果的准确性。为MPS方法在反应堆熔池中与熔融物相关的流动及传热问题的数值模拟研究提供支持。 展开更多

关键词 移动粒子半隐式方法 严重事故 自然对流

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移动粒子半隐式方法的计算效率优化 被引量：3

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作者 孙中国 梁杨杨 席光 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1-6,共6页

针对无网格法计算效率普遍不高的局限性,以移动粒子半隐式(MPS)方法为例,将计算耗时较多的程序模块作为优化对象,以降低计算等级和减少计算次数为优化手段,从搜索算法、数学运算和计算实现形式3个主要方面进行了改进.提出了用低级运算... 针对无网格法计算效率普遍不高的局限性,以移动粒子半隐式(MPS)方法为例,将计算耗时较多的程序模块作为优化对象,以降低计算等级和减少计算次数为优化手段,从搜索算法、数学运算和计算实现形式3个主要方面进行了改进.提出了用低级运算来代替高级运算、用方位比较来代替距离比较的位置比较消冗法来优化搜索算法,消除了大部分无效计算,大大降低了计算的复杂程度和计算量,使得该方法的计算效率得到显著提高,增强了MPS方法的应用范围和工程时效性.该算法具有非常好的普适性,容易在类似算法中移植,还有随着计算规模的增大优化效果更加明显的特点.同时,发现多种优化方式的组合使用并非效果叠加,需考虑它们的兼容关系. 展开更多

关键词 无网格法 移动粒子半隐式方法 计算效率 搜索算法

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用移动粒子半隐式方法数值模拟Poiseuille流动问题

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作者 兰小杰 赵伟文 万德成 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第4期177-182,共6页

[目的]Poiseuille流动问题广泛存在于工业生产中,而采用移动粒子半隐式(MPS)方法模拟Poiseuille流等壁面剪切流动其稳定性与可靠性还需要进一步予以验证。[方法]首先,在MPS方法求解器MLParticle-SJTU的基础上,建立恒流量入口边界条件和... [目的]Poiseuille流动问题广泛存在于工业生产中,而采用移动粒子半隐式(MPS)方法模拟Poiseuille流等壁面剪切流动其稳定性与可靠性还需要进一步予以验证。[方法]首先,在MPS方法求解器MLParticle-SJTU的基础上,建立恒流量入口边界条件和无滑移壁面边界条件;然后,在入口边界改变来流速度,对二维管道中不同雷诺数下的不可压缩牛顿流体Poiseuille流进行模拟研究;最后,将数值模拟结果与理论解析结果进行对比,验证数值模拟结果的准确性。[结果]模拟结果显示,流动充分发展后,Poiseuille流的速度剖面呈抛物线型,且在不同雷诺数下,数值模拟结果的速度峰值与理论解析解间的相对误差均在5%以内。[结论]所做研究说明在所提边界条件下,采用MPS方法模拟二维Poiseuille流是有效且可靠的。 展开更多

关键词 移动粒子半隐式方法 Poiseuille流动 MLParticle-SJTU求解器 雷诺数

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基于移动粒子半隐式方法的油冷电驱系统润滑特性分析

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作者 王鑫 王涛 赵晨 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2023年第10期51-57,共7页

为研究油冷电驱系统的润滑特性,分析了某油冷电驱系统的飞溅润滑特性和极端姿态下低速润滑不良现象,并针对强制润滑和油泵吸空现象进行了分析。结果表明:低速润滑不良、高速润滑良好是飞溅润滑的主要特性,随倾角增大,上坡工况流量逐渐下... 为研究油冷电驱系统的润滑特性,分析了某油冷电驱系统的飞溅润滑特性和极端姿态下低速润滑不良现象,并针对强制润滑和油泵吸空现象进行了分析。结果表明:低速润滑不良、高速润滑良好是飞溅润滑的主要特性,随倾角增大,上坡工况流量逐渐下降,下坡工况相反,左倾20°时无飞溅润滑效果并存在吸油口吸空现象,右倾20°时低速搅油效果差,左、右倾工况下飞溅润滑油量表现相反;强制润滑可综合考虑电机和减速器的流量需求和比例;油泵吸空将导致强制润滑失效,解决吸空问题需同时考虑效率的降低。 展开更多

关键词 油冷电驱系统 润滑特性 移动粒子半隐式方法 强制润滑 吸空特性

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自由表面流动的移动粒子半隐式模拟方法 被引量：20

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作者 席光 项利峰 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期249-252,288,共5页

引入可压缩因子,对移动粒子半隐式方法(MPS)进行了改进,解决了MPS方法在计算中容易出现的不稳定问题.使用改进后的方法对液柱倒塌算例进行了模拟计算,并将计算结果与实验及其他数值计算结果进行了比较.计算表明,引入可压缩因子大大提高... 引入可压缩因子,对移动粒子半隐式方法(MPS)进行了改进,解决了MPS方法在计算中容易出现的不稳定问题.使用改进后的方法对液柱倒塌算例进行了模拟计算,并将计算结果与实验及其他数值计算结果进行了比较.计算表明,引入可压缩因子大大提高了计算的稳定性,且方法简单易于实现,在液柱与挡板发生碰撞、流体发生大变形时依然能进行有效地模拟. 展开更多

关键词 自由表面流动 数值模拟 移动粒子半隐式方法 可压缩因子

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不可压缩流动的移动粒子半隐式法数值模拟 被引量：4

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作者 孙中国 席光 项利峰 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期440-442,共3页

介绍了一种新的移动粒子半隐式方法。该方法采用Lagrange描述,用一系列离散粒子代替流体,通过半隐式求解和时间推进法来进行计算,弥补了传统网格法对复杂形状、大变形、高速撞击等情况下网格划分和重构过于繁琐的缺点,在模拟不可压缩流... 介绍了一种新的移动粒子半隐式方法。该方法采用Lagrange描述,用一系列离散粒子代替流体,通过半隐式求解和时间推进法来进行计算,弥补了传统网格法对复杂形状、大变形、高速撞击等情况下网格划分和重构过于繁琐的缺点,在模拟不可压缩流动问题中得到了较好的效果。 展开更多

关键词 无网格法 移动粒子半隐式方法 数值模拟

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基于大涡模拟改进的移动粒子半隐式法模拟平底结构的入水冲击及破坏问题（英文） 被引量：2

7

作者 杨超 张怀新 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期1070-1085,共16页

移动粒子半隐式方法(MPS)在解决船舶入水冲击和结构大变形等不连续性问题上具有非常明显的优势.大涡模拟(LES)是近十多年来发展起来的研究湍流运动的一种重要手段,本文采用MPS-LES方法模拟平底结构入水冲击的流固耦合问题,并将该数值模... 移动粒子半隐式方法(MPS)在解决船舶入水冲击和结构大变形等不连续性问题上具有非常明显的优势.大涡模拟(LES)是近十多年来发展起来的研究湍流运动的一种重要手段,本文采用MPS-LES方法模拟平底结构入水冲击的流固耦合问题,并将该数值模拟的结果与实验结果做了对比分析.模拟研究了设置不同的肋板结构对平底结构冲击变形的影响.最后,根据该方法的粒子特性,模拟平底结构大变形破坏现象,为下一步模拟更加复杂的船体结构破坏问题做了理论探索. 展开更多

关键词 移动粒子半隐式方法(MPS) 流固相互作用(FSI) 大涡模拟(LES) 入水冲击

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一种适用于粒子法的二维复杂几何形状建模方法

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作者 康江南 孙一颉 +1 位作者 孙中国 席光 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期160-168,共9页

为提高无网格法数值计算中固体边界粒子离散的几何精度和均布质量,提出了一种复杂二维形状的边界粒子离散以及内部粒子填充技术。首先,使用整体微调法对单层边界粒子进行离散,再基于多边形偏移原理和圆角化处理实现多层边界粒子均匀布置... 为提高无网格法数值计算中固体边界粒子离散的几何精度和均布质量,提出了一种复杂二维形状的边界粒子离散以及内部粒子填充技术。首先,使用整体微调法对单层边界粒子进行离散,再基于多边形偏移原理和圆角化处理实现多层边界粒子均匀布置;然后,使用扫描-等距微调法和粒子补偿法进行粒子初始填充,再通过粒子迁移算法,实现内部粒子均匀填充。通过对多种典型二维复杂形状进行粒子建模和浸没算例的模拟,结果表明:该方法对狭长夹角和任意复杂形状都能实现高精度均匀离散,内部粒子数密度平均值误差低于0.4%;与传统笛卡尔坐标系建模方式相比,使用该方法所建模型对边界的几何描述更加准确,边界周围流体的静压误差不超过6.51%。 展开更多

关键词 粒子法前处理 粒子均匀布置 移动粒子半隐式方法 粒子迁移

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MPS方法研究进展及其在船舶水动力学问题中的应用 被引量：6

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作者 陈翔 张友林 万德成 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期955-972,共18页

移动粒子半隐式方法(moving particle semi-implicit,MPS)是基于Lagrangian观点来描述流体的运动,具有能够灵活处理自由面的大幅度变形及物体的运动变形等优点,近年来受到越来越多研究人员的关注。本文对MPS方法的研究进展及其在船舶与... 移动粒子半隐式方法(moving particle semi-implicit,MPS)是基于Lagrangian观点来描述流体的运动,具有能够灵活处理自由面的大幅度变形及物体的运动变形等优点,近年来受到越来越多研究人员的关注。本文对MPS方法的研究进展及其在船舶与海洋工程水动力学问题中的应用现状进行介绍。从计算精度方面,介绍了研究人员为提高压力场的光滑性及稳定性,对粒子间相互作用模型做出的多种改进。从计算效率方面,介绍了提高MPS方法计算速度的主要技术手段,同时从扩展MPS方法在实际水动力学问题中应用范围的角度,介绍了研究人员在数值边界条件和多相流方面做出的贡献。本文回顾了MPS方法在船舶与海洋工程典型水动力学问题中的应用成果,对该方法在数值格式改进、与其他方法耦合及三维复杂实际工程应用方面的发展空间进行了展望。 展开更多

关键词 无网格粒子法 移动粒子半隐式方法 并行加速技术 重叠粒子技术 多分辨率粒子技术 多相流 流固耦合

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孤立波生成问题的MPS数值模拟

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作者 李梦诗 王国玉 李春辉 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第3期48-54,85,共8页

基于移动粒子半隐式方法(MPS),提出了一种求解流体与刚体结构物相互作用的等效动量传递法,并以水位差法和箱体落水法为例对孤立波生成问题进行了数值模拟。该方法将结构物离散为刚体粒子群,它们由相应的“流体”粒子群替代,在完成全域... 基于移动粒子半隐式方法(MPS),提出了一种求解流体与刚体结构物相互作用的等效动量传递法,并以水位差法和箱体落水法为例对孤立波生成问题进行了数值模拟。该方法将结构物离散为刚体粒子群,它们由相应的“流体”粒子群替代,在完成全域内单一密度流体动量方程的求解后,将这部分“流体”粒子群所获得的动量传递给相应的刚体粒子群,并恢复刚体的初始几何构型,从而实现流体与结构物的动力学耦合。数值模拟结果表明,该方法模拟得到的孤立波生成过程中结构物附近流场变化、波面传播以及结构物运动等信息均与物理模型试验结果吻合良好;与箱体落水法相比,水位差法生成的孤立波的波高较大,波速较快,但生成稳定孤立波所需的时间较长。 展开更多

关键词 孤立波 移动粒子半隐式方法 等效动量传递 流固耦合

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基于MPS方法的离散固体与流体相互作用数值模拟研究 被引量：2

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作者 肖鑫坤 蔡庆航 +6 位作者 陈荣华 丁雯 张魁 郭凯伦 田文喜 秋穗正 苏光辉 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1104-1111,共8页

与网格法相比,移动粒子半隐式(MPS)方法不存在网格畸变问题,因此得到了较为广泛的应用。为了将MPS方法应用于核反应堆堆芯熔化严重事故中熔融物夹带离散固体的迁徙行为模拟,需要对其建立流固耦合模型。本研究通过将离散单元法(DEM)引入... 与网格法相比,移动粒子半隐式(MPS)方法不存在网格畸变问题,因此得到了较为广泛的应用。为了将MPS方法应用于核反应堆堆芯熔化严重事故中熔融物夹带离散固体的迁徙行为模拟,需要对其建立流固耦合模型。本研究通过将离散单元法(DEM)引入到基于MPS方法的核反应堆关键热工安全现象分析软件平台(PANDA)中,发展了PANDA-DEM模块,建立了适用于存在离散固体相互作用的流固耦合问题的分析模型。使用本文建立的模型对固体滑坡和一个水下滑坡问题进行了模拟,两个算例的数值计算结果与实验结果均吻合较好,证明了该模型的稳定性与准确性。因此,本文建立的模型能够用于分析包含大量离散固体的流固耦合问题。 展开更多

关键词 流固耦合模型 移动粒子半隐式方法 离散单元法 水下滑坡

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MPS方法模拟三维圆柱形液舱晃荡问题 被引量：5

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作者 田鑫 万德成 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2019年第3期116-121,共6页

[目的]为了研究在单自由度横荡激励下,激励频率对液舱晃荡现象的影响,将移动粒子半隐式(MPS)方法应用于水平圆柱形液舱晃荡问题。[方法]基于改进的MPS方法和GPU并行加速技术,课题组将自主开发的无网格粒子法求解器MPSGPU-SJTU应用到三... [目的]为了研究在单自由度横荡激励下,激励频率对液舱晃荡现象的影响,将移动粒子半隐式(MPS)方法应用于水平圆柱形液舱晃荡问题。[方法]基于改进的MPS方法和GPU并行加速技术,课题组将自主开发的无网格粒子法求解器MPSGPU-SJTU应用到三维圆柱形液舱晃荡问题中。首先,进行模型验证,对激励频率为一阶固有频率时的晃荡现象进行模拟。然后,在此基础上进行不同激励频率下的晃荡现象计算,并将激励频率在1.2 Hz的模拟结果与实验结果进行对比。最后,在此基础上模拟不同激励频率下液舱的横荡运动。[结果]结果显示,M PSGPU-SJTU求解器能够较好地模拟圆柱形液舱内的液体晃荡现象,也能较为精确地计算液舱受力;当激励频率在固有频率附近时,晃荡现象十分剧烈,当远离固有频率时,晃荡会迅速变弱,液舱受力也随之迅速减小。[结论]所得模拟结果能够为圆柱形液舱的设计应用提供有效参考。 展开更多

关键词 液舱晃荡 圆柱形液舱 移动粒子半隐式方法 MPSGPU-SJTU求解器

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基于MPS方法模拟液态铅铋合金中弹状气泡上升

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作者 李昕 田文喜 +3 位作者 陈荣华 王来顺 苏光辉 秋穗正 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1971-1976,共6页

基于移动粒子半隐式(MPS)方法对液态铅铋合金中单个弹状气泡的垂直上升行为进行数值模拟,得到弹状气泡上升过程的形态变化、气泡最终上升速度拟合直线及下降液膜厚度与下降液膜中的轴向速度分布。将部分数值模拟结果与文献中的实验结果... 基于移动粒子半隐式(MPS)方法对液态铅铋合金中单个弹状气泡的垂直上升行为进行数值模拟,得到弹状气泡上升过程的形态变化、气泡最终上升速度拟合直线及下降液膜厚度与下降液膜中的轴向速度分布。将部分数值模拟结果与文献中的实验结果进行比较,揭示了弹状气泡最终上升速度、下降液膜厚度及其中轴向速度分布所满足的规律。比较结果证明了所选取计算模拟模型的正确性与合理性,以及MPS-MAFL方法用于模拟弹状气泡上升行为的准确性与可靠性。 展开更多

关键词 移动粒子半隐式方法 弹状气泡 液态铅铋合金

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油液环境中有载分接开关快速机构切换特性

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作者 毛国新 汪可 +4 位作者 李戈琦 张进华 洪军 方斌 庄健 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2309-2319,共11页

利用基于移动粒子半隐式方法的Particleworks,分析有载分接开关快速机构在油液环境中的切换特性.介绍有载分接开关快速机构的工作原理,设计有载分接开关快速机构的机械结构,给出快速机构在油液环境下的动力学计算基础.建立该有载分接开... 利用基于移动粒子半隐式方法的Particleworks,分析有载分接开关快速机构在油液环境中的切换特性.介绍有载分接开关快速机构的工作原理,设计有载分接开关快速机构的机械结构,给出快速机构在油液环境下的动力学计算基础.建立该有载分接开关快速机构在油液环境中的动力学仿真模型,对照了该快速机构在有无变压器油液环境中的切换特性差异,得到驱动电机的驱动扭矩要求大于40 N·m.分析油液黏度和储能弹簧刚度对该快速机构切换特性的影响,得到快速机构在油液环境下切换过程中飞轮受到的油液阻力矩的变化规律,通过流场分析揭示了飞轮受到的阻力矩变化和波动的原因. 展开更多

关键词 有载分接开关 快速机构 移动粒子半隐式方法 油液环境

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液态金属内单个气泡上升行为的MPS法数值模拟 被引量：9

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作者 左娟莉 田文喜 +2 位作者 秋穗正 陈荣华 苏光辉 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期1449-1455,共7页

液态金属冷却核反应堆采用气泡泵的概念设计来提升堆芯自然循环能力。液态金属内气液两相流动特征将直接影响核反应系统一回路的自然循环能力及堆芯安全。本研究通过采用移动粒子半隐式(MPS)方法,对液态金属中单个上升气泡的气泡动力学... 液态金属冷却核反应堆采用气泡泵的概念设计来提升堆芯自然循环能力。液态金属内气液两相流动特征将直接影响核反应系统一回路的自然循环能力及堆芯安全。本研究通过采用移动粒子半隐式(MPS)方法,对液态金属中单个上升气泡的气泡动力学行为进行数值模拟。分析了铅铋合金中3种初始直径不同的单个氮气泡在上升过程中的气泡形状和速度的变化趋势;对比了初始直径相同的单个氮气泡在液钾、液钠、铅铋合金、钾钠合金和锂铅合金5种液态金属中的上升行为;同时将模拟得到的气泡形状与Grace经验关系图进行了对比,验证了MPS方法数值模拟结果的正确性。 展开更多

关键词 液态金属 移动粒子半隐式方法 气泡上升 Grace经验关系图

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流动泡核沸腾中汽泡行为的MPS数值模拟 被引量：2

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作者 陈荣华 田文喜 +1 位作者 苏光辉 秋穗正 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1051-1055,共5页

采用移动粒子半隐式(MPS)方法分别对加热面水平、竖直和45°倾斜放置时流动泡核沸腾中1个汽泡的成长至脱离过程进行了二维数值模拟,并将数值模拟结果与实验结果进行了对比。结果表明:汽泡的形状与成长速率的数值模拟结果与实验结果... 采用移动粒子半隐式(MPS)方法分别对加热面水平、竖直和45°倾斜放置时流动泡核沸腾中1个汽泡的成长至脱离过程进行了二维数值模拟,并将数值模拟结果与实验结果进行了对比。结果表明:汽泡的形状与成长速率的数值模拟结果与实验结果相符合,数值模拟成功地预测了实验中观察到的汽泡脱离前的滑移现象。 展开更多

关键词 移动粒子半隐式方法 汽泡行为 流动泡核沸腾

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某新能源汽车变速箱滚针轴承润滑仿真分析及优化 被引量：3

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作者 徐斌 乔良 莫家奇 《汽车与新动力》 2021年第1期78-81,共4页

对某新能源变速箱在台架高速试验时因润滑不足而出现输入轴滚针轴承烧毁的问题进行分析。基于Particleworks软件平台,建立输入轴滚针轴承润滑仿真模型,查看不同转速下的润滑效果。以改善滚针轴承润滑为目标,分析加长导油嘴在不同转速下... 对某新能源变速箱在台架高速试验时因润滑不足而出现输入轴滚针轴承烧毁的问题进行分析。基于Particleworks软件平台,建立输入轴滚针轴承润滑仿真模型,查看不同转速下的润滑效果。以改善滚针轴承润滑为目标,分析加长导油嘴在不同转速下对滚针轴承润滑效果的影响。仿真结果表明,加长导油嘴可改善滚针轴承润滑效果,且通过台架试验验证有效。 展开更多

关键词 变速箱 滚针轴承 移动粒子半隐式流体分析方法 润滑系统 仿真分析

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