课题组齿轮传动热流耦合研究论文被《Chin J Mech Eng》录用

　　2025年6月，高端装备机械传动全国重点实验室的林勤杰、卢泽华等合作完成的“Numerical analysis of fluid and temperature field of an accessory gearbox”研究论文被《Chinese Journal of Mechanical Engineering》录用。

　　随着高端航空装备的传递功率、功重比等性能指标不断提高，以航发附件机匣为代表的齿轮传动系统的服役温度、转速持续提升，高温、高速、重载服役环境下的热-流-固多场耦合特性、润滑冷却性能、传动效率成为传动系统长寿命、高功率密度设计的必要考虑因素。而目前的热-流-固多场研究大多针对单对齿轮副的流场研究，传动系统中的齿轮、转轴、轴承、壳体等各部对滑油流动状态以及各部件间的热量传递难以被有效考虑，亟需寻求系统级的热-流-固多场耦合分析方法来进一步完善传动系统的降温、增效设计。

　　针对齿轮传动设计过程中功率损失和热-流耦合的计算需求，本文开发了航发附件机匣齿轮传动功率损失的数学模型，预测了附件机匣的总功率损失及各元件的生热量。基于移动粒子法(MPS)和三维有限元-热网络法分别建立了附件机匣流场与温度场分析模型，得到喷油润滑条件下附件机匣内部的流场与温度场分布。

　　结果表明，当系统转速较低时，齿轮啮合摩擦功率损失占系统总功率损失的69%。随着转速的增加，齿轮风阻功率损失和轴承摩擦功率损失快速上升，分别占系统总功率损失的42%和33%，且主要集中在锥齿轮BGⅠ、BGⅡ和输入轴轴承BⅠ和BⅡ。高速下锥齿轮和输入轴轴承的温度分别可达165℃和170℃，高于系统中的其他部件。研究方法可推广应用至风电、新能源汽车、直升机、工程机械等装备齿轮传动系统研发。

　　该研究受到国家自然科学基金(52322504、U2141247)的资助。课题组初步形成“数据建设-传动构型-智能设计-多场分析-软件开发”的齿轮传动高功率密度正向研发体系，应用于航空、航天、汽车、风电等高端齿轮装备研发。