| 基于达索系统3DEXPERIENCE平台优化传动系统润滑设计

寂静回声

近年来，环境可持续发展已成为政府和企业政策决策的关键推动因素。以欧盟在为例，其低碳经济路线图设定的目标是到2050年将温室气体排放量减少到1990年水平以下80%。在这样的目标前提下，相对碳排放量较高的汽车和工业设备行业在减少碳排放方面所起的作用越来越受到关注。根据欧盟法规，重型机械的目标是到2030年将二氧化碳排放量大幅减少30%。汽车行业也要求，到2030年二氧化碳排放量比2021年的排放水平平均减少30%。在这一过程中，关键因素——传动系统的效率将对实现这些目标起到至关重要的作用。
重型机械中将近五分之一的故障是传动系统润滑不足导致的。而优化变速箱的润滑以降低油致阻力矩能够显著提高能效高达10%以上。因此，加强对传动系统润滑的分析、优化有望大幅改善汽车及工业设备等行业的运作效率，但也正因传动系统的润滑设计的重要性不言而喻，对于优化方式和平台的选择，更需慎重考虑。
达索系统的3DEXPERIENCE平台提供了一系列非常适合分析传动系统润滑的工具。首先，该平台可用作所有几何结构数据和仿真数据的库，以实现无缝数据管理。此外，它还可提供CATIA等工具，它是一种同类领先的CAD软件，方便用户创建参数化几何结构并对其进行过滤和清理，供下游流程使用。
3DEXPERIENCE平台允许集成设计与仿真工具（也称为MODSIM），从而实现更全面的设计流程。这种方法的关键实现手段是POWER’BY功能。它支持非原生仿真工具在该平台上使用，充分利用该平台的项目和数据管理功能。

通过POWER’BY用于评估润滑系统性能的工具是SIMULIA XFlow。它是一种基于格子玻耳兹曼（Lattice-Boltzmann）方法的先进计算流体动力学（CFD）软件。它在底层计算格子上使用了完全拉格朗日（Lagrangian）方法，这使它对设计几何结构的质量有极高的宽容度。用户可以通过POWER’BY连接器轻松地将几何结构从平台直接导入XFlow。

CFD工程师的工作是必须围绕后处理仿真结果，并发现能够带来有意义的设计改进的洞察。因此，用在预处理上的时间越短越好。XFlow可提供一些独特特性，帮助工程师提高效率。第一个特性是可以轻松把运动赋值给齿轮并且在几秒内完成验证。对于避免用户由于某些简单错误导致的使用不正确的网格化齿轮运行仿真，该功能有很大帮助。

第二个高效特性是不使用传统计算网格。XFlow解决方案依靠软件在运行过程中通过自动算法直接生成的笛卡尔格子，基于工程师的单个优化输入。

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然后，可以通过平台在本地或在高性能计算（HPC）云环境中直接运行仿真。该设置也可以在不同的云上以外部方式运行。通常，传动系统流体仿真的计算成本高昂而且运行可能需要数周时间。但对于这类问题，使用XFlow便可迎刃而解：XFlow具有高度可扩展性，从而能大幅缩短周转时间。