润滑系统是现代车用传动装置中不可缺少的重要组成部分，它兼有润滑和冷却的功能。润滑系统不仅需要向变速箱中所有的摩擦副提供足够压力和流量的清洁润滑油，同时还需要将由机械摩擦所产生的热量带走。因此，如何合理有效地在变速箱各个零部件之间分配一定流量的润滑油来保证其可靠工作，是变速箱润滑系统设计过程中需要重点考虑的问题之一。
然而，由于受到变速箱机械结构的复杂性及试验条件的限制，工程师们很难通过台架试验来测量变速箱中润滑油的流动和分布情况。因此，AVL提供了一款简单、高效的仿真分析软件PreonLab，来帮助工程师们解决上述问题。
PreonLab是一款功能强大、基于SPH（光滑粒子流体力学）方法、使用无网格技术的CFD仿真软件。在国外，PreonLab在汽车行业的推广和应用已经历时多年，在全球众多知名整车厂（如宝马、特斯拉、克莱斯勒、沃尔沃、菲亚特等）中已得到广泛应用。AVL于2017年开始在国内推广PreonLab，由于其操作简单、计算准确等特点受到了越来越多客户的欢迎和认可。
为了帮助用户更好地了解和使用PreonLab，本期我们以PreonLab在变速箱润滑仿真中的应用为主进行介绍。同时，非常欢迎广大用户给我们留言，也许您所关注的功能就会出现在后续的技术贴中。
变速箱润滑仿真的特色功能
上述展示的是一款 5 档变速箱的润滑仿真实例，其中，粒子数约 283 万，物理计算时间设置为 2s 。可以看到， PreonLab 能够仿真润滑油在变速箱内的飞溅、流动和分布情况，且仿真计算时间较短，约 1.5 天（ 32 核 CPU ）。
1. 任何复杂结构变速箱的建模与仿真
PreonLab可以对变速箱内的结构进行详细建模，不需要进行结构简化。这样可以尽可能地保证仿真与实验的一致性。下图展示的是上述5档变速箱的几何模型，可以看到，实例中的变速箱模型包含了复杂的齿轮系、导油槽、积油槽等结构，基于计算结果可以对变速箱内各个零部件的润滑情况进行分析和评价，进而对变速箱壳体、导油槽、积油槽等结构进行设计优化。
2. 齿轮运动规律的定义
PreonLab提供了两种定义齿轮运动规律的方法：
方法一：逐个定义每个齿轮的运动规律（旋转方向和转速）。此方法适用于齿轮数较少的Case，如下面的动画所示。
方法二：仅定义输入轴齿轮的运动规律，程序利用RigidBody Solver功能可以自动计算出其它从动齿轮的运动规律。此方法适用于齿轮数较多且结构复杂的Case，如下面的动画所示。
3. 各种瞬态工况下变速箱内的流动仿真
车辆在急加速、急减速等过程中，具有强制润滑系统的变速箱内可能会出现润滑油泵吸油不足甚至吸空的现象，从而导致变速箱的工作可靠性下降，甚至发生损坏。PreonLab可以仿真各种瞬态工况下变速箱内润滑油的流动情况，比如车辆的急加速、急减速、急转弯等，从而为润滑系统的设计和优化提供宝贵信息。
下面展示了一个车辆急减速时，某DCT变速箱润滑仿真的优化实例。如图所示，首先，通过对原始结构油泵吸油口处润滑油的分布和流量进行分析，发现当车辆在急减速时油泵会出现吸空的现象（见图中绿色框）；然后，通过对变速箱底部的结构进行优化，改善了该处润滑油的分布，从而可以保证油泵在车辆变速行驶过程中都能够可靠吸油。
4. 温度的影响
在PreonLab中，可以考虑温度对液体粘性的影响，使得计算结果与实际情况更为接近。动画展示的是某一粘性液体在加热板上的流动过程。其中，颜色表示的是液体的速度。如动画所示，由于液体被加热，导致温度升高，粘性降低，液体的流速开始逐渐增大。
5. 强大的渲染功能
PreonLab采用最先进的光线追踪技术，能够精确模拟光线，且内置了许多常用材料的颜色属性，如水、机油、玻璃、钢和橡胶等，能够输出逼近真实材料的视觉效果。
通过上面的介绍，相信您一定对PreonLab在变速箱润滑仿真中的应用和特色功能有了进一步的认识。如果您对变速箱润滑有相关仿真需求，或者受困于传统CFD方法繁琐的前处理过程，或者烦恼计算时间不能满足工程项目周期，等等。
来源：AVL先进模拟技术
