(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210562196.8 (22)申请日 2022.05.23 (71)申请人 中国第一汽车股份有限公司 地址 130011 吉林省长 春市汽车 经济技术 开发区新红旗大街1号 (72)发明人 张冰　白学斌　王学旭　石珊　 贾旭东　金子嵛　于博瑞　梁宏宇　 郭相坤　张鹏　 (74)专利代理 机构 哈尔滨市阳光惠远知识产权 代理有限公司 2321 1 专利代理师 刘景祥 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/28(2020.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种湿式离合器三维热性能仿真方法 (57)摘要 本发明涉及一种湿式离合器三维热性能仿 真方法， 该方法通过应用结构力学仿真软件计算 湿式离合器在真实受力状态下摩擦片和对偶钢 片的摩擦产热， 应用CFD仿真软件计算湿式离合 器摩擦片和对偶钢片表面与流体间的对流换热 系数， 结构力学仿真软件与CFD仿真软件相 互配 合， 基于相同的求解时间步长， 摩擦产热与温度、 温度与对流换热系数仿真计算结果实时交互， 实 现湿式离合器热 ‑流‑固耦合三维热性能仿真； 本 方法考虑全面， 与湿式离合器真实工作状态完全 一致， 仿真精度非常高， 能够在湿式离合器设计 早期进行湿式离合器三维热性能分析评价， 支持 湿式离合器设计优化迭代， 能够 有效降低湿式离 合器热失效风险， 有益于缩短产品热失 效问题解 决周期， 减少开发 成本。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115168982 A 2022.10.11 CN 115168982 A 1.一种湿式离合器三维热性能仿真方法， 其特征在于， 所述方法通过应用结构力学仿 真软件计算湿式离合器在真实受力状态下摩擦片和对偶钢片的摩擦产热， 应用CFD仿真软 件计算湿式离合器摩擦片和对偶钢片表面与流体间的对流换热系数， 结构力学仿真软件与 CFD仿真软件相互配合， 基于相同的求解时间步长， 摩擦产热与温度、 温度与对流换热系数 仿真计算结果实时交 互， 实现湿式离合器热 ‑流‑固耦合三维热性能仿真； 所述湿式离合器三维热性能仿真方法包括湿式离合器摩擦产热仿真计算、 湿式离合器 对流换热系数仿真计算和湿式离合器三维热性能仿真计算； 所述湿式离合器摩擦产热仿真计算包括以下步骤： 步骤一： 湿式离合器内部零件网格划分； 步骤二： 根据网格划分进行湿式离合器内部零件材料属性定义、 湿式离合器内部零件 接触属性设置和湿式离合器载荷添加； 步骤三： 根据所述步骤二中的材料属性定义、 接触属性设置和载荷添加进行湿式离合 器摩擦产热仿真求 解设置， 并输出产热分布； 所述湿式离合器对流换 热系数仿真计算包括以下步骤： 步骤一： 湿式离合器几何模型 前处理； 步骤二： 根据处 理结果进行湿式离合器流体网格划分； 步骤三： 根据网格划分进行湿式离合器物 理模型设置和湿式离合器流体仿真边界条件 设置； 步骤四： 根据 所述步骤三中设置的物理模型和仿真边界条件进行湿式离合器流场仿真 求解设置， 并输出传热分布； 所述湿式离合器三维温度场仿真计算过程为： 将湿式离合器摩擦产热仿真计算和湿式 离合器对流换热系数仿真计算的每一迭代步输出的产热分布与传热分布结果作为湿式离 合器三维温度场仿 真计算的边界条件输入， 仿 真计算得到的湿式离合器三维温度场结果反 馈给湿式离合器摩擦产热仿真计算和湿式离合器对流换热系数仿真计算作为下一步仿真 计算的初始边界条件， 以上过程每一迭代步循环一次， 直至湿式离合器温度达到稳态平衡 或达到总仿真时间结束。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述湿式离合器摩擦产热仿真计算的步骤 一的具体内容为： 针对湿式离合器内部实体零件进行有限元网格划分， 相互接触区域划分 两层以上 的体网格， 若一个零件由不同材料构成， 则将不同材料 的部分拆分开并分别划分 有限元网格。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述湿式离合器摩擦产热仿真计算的步骤 二的具体内容为： 将材料属 性分配给对应的零件， 所述材料属性包括密度、 热膨胀系数、 热 导率、 比热、 杨氏模量和泊松比； 将摩擦片和对偶钢片的接触面设置为摩 擦面并设定摩擦系 数， 根据计算情况调整刚度因子； 根据仿 真工况设置湿式离合器的固定支撑、 法向压力和各 零件的旋转速度， 各零件的旋转速度应与湿式离合器流场仿真边界条件设置中的参数保持 一致。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述湿式离合器摩擦产热仿真计算的步骤 三的具体内容为： 设置摩 擦产热仿 真计算的总仿真时间、 时间步长和迭代次数， 时间步长和 迭代次数与湿式离合器流场仿真求 解设置中的参数保持一 致。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115168982 A 25.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述湿式离合器对流换热系数仿真计算步 骤一的具体内容 为： 提取湿式离合器内部流体域， 将流体域切分为静止域和旋转 域。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述湿式离合器对流换热系数仿真计算步 骤二的具体内容为： 对湿式离合器流体域进行有限元网格划分， 流体网格最窄处至少划分 3‑6层体网格。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述湿式离合器对流换热系数仿真计算步 骤三的边界条件包括为： 流体的密度、 粘度、 热导率和比热， 旋转域与静止域之间的数据传 递、 湿式离合器入口质量流量、 出口压力和旋转域的旋转速度、 旋转域各旋转表面的旋转速 度， 流场模型为湍流模型。 8.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述湿式离合器对流换热系数仿真计算步 骤四的具体内容为： 使用二 阶以上的流场仿真求解方法进行仿真求解， 时间步长和迭代 次 数与湿式离合器摩擦产热仿真求 解设置中的参数保持一 致。 9.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于,若保留摩擦产热与温度的耦合关系， 取消 温度与对流换热系数的耦合关系， 则将对流换热系数作为传热边界输入到摩擦产热与温度 的热‑固耦合仿真中， 实现湿式离合器三维热性能仿真； 若取消摩擦产热与温度的耦合关系， 保留温度与对流换热系数的耦合关系， 则将摩擦 产热作为产热边界输入到温度与对流换热系 数的热‑流耦合仿真中， 实现湿式离合器三维 热性能仿真。 10.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 若取消摩擦产 热与温度的耦合关系， 取消 温度与对流换热系数的耦合关系， 将摩擦产热与对流换热系数作为产热与传热边界输入到 湿式离合器温度场仿真中， 求解出湿式离合器稳态温度场分布结果， 将此结果作为温度边 界条件输入到摩擦产热与对流换热系数仿 真计算中， 将仿 真计算得到的摩擦产热与对流换 热系数再输入到湿式离合器温度场仿真中， 求解出湿式离合器稳态温度场分布结果， 如此 反复迭代 2‑3次， 实现湿式离合器三维热性能仿真。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115168982 A 3