求助一个简单的udf

等雨停

各位前辈，我刚入门fluent，现在课题遇到点难处，求学于此。
课题大概：斜齿轮啮合，喷油润滑，需要仿真计算喷油的过程中，齿轮的齿面的温度分布。（假设齿面摩擦生热功率已知，平均值为A）。

问题如下：齿轮啮合转动过程中，是时刻运动的，而齿面只有在进入啮合区域有了摩擦才会生热，也就是说齿面生热功率（heat flux）加载并不时刻固定的，而应该随着时间的改变（进入啮合区后为A，出了啮合区则为0），这个udf如何编写？（为了省事，我计算摩擦热功率时取得平均值，这样直接可以加载一个齿面，一个齿轮假设有n个齿，只要根据转速，设定好时间，让n个齿面在各自的啮合的时间里加载生热功率就可以了）我的思路大概这样：
齿面1： if  "？"<time<"?"  
                       heat flux=A
              else
                      heat flux=0                  end

齿面2:  if .....
......

问题的关键在于这个udf我不会编写。齿轮转动还可以用profile或者udf来控制（udf有好多实例，直接修改即可），这个随着时间的变化来加载heat flux，我还真没找到相应实例，我自己看fluent udf help文件看了许久，还是不明白，特别是程序中什么由面中心（线中心）计算到这个面（线），看不懂。
我自己想的一个如下，感觉是不对的：
DEFINE_TRANSIENT_PROFILE(wall_heat_flux,time)
{
real heat_flux = 0.0;
if (time < ?时间条件)
{
heat_flux = 一个数;
}
else
{
heat_flux = 0;
}
return heat_flux;
}

另外，还有个门外汉的问题：fluent或者cfx仿真计算齿轮啮合喷油的过程时，模型应该是流体的模型，此模型中能直接加入齿轮-----这个固体模型吗？就是能直接在fluent或者cfx中模拟出整个结果？
    我自己感觉是不是可以先只计算流体模型（即喷油），流体内边界就是齿轮固体外边界，这样可以计算边界上的对路换热系数（有了生热功率，有了流体的属性、温度），然后再根据这个换热系数，生热功率到ansys 热分析模块去仿真齿轮的温升分布。


求求前辈们指导指导，不一定把我的问题全部解答，哪怕给个建议、思路或者讨论个可行性都是好的，我不胜感激。

Heidiadalheid

你这个问题看了半天，实在是太复杂了
1. 这个问题光考虑润滑有的流动就已经够复杂了，其流体的边界就是变化的，再加上热一类的问题，就算精通流体力学及相关软件的人也不是短时间内能够做出来的
2. 如果非要这么做的化你最后给的思路基本上差不多，不过可行性在哪里？我觉得你应该好好考虑一下
3. 如果仅是为了仿真齿轮的问题分布，个人认为必要考虑流体的问题，采用ansys一类的软件可以直接对齿轮进行分析，润滑油带走的热量可以考虑成均匀的
4. 如果要考虑有的温升或者润滑油喷射量的问题，个人认为也没必要这样做，由于齿轮箱内润滑油是不断被搅动的，所以可以将润滑油的问题视为等温，这样就和容易建立热的平衡方程进行分析
5. 工程问题往往首先需要考虑的是简化，而不是非要完全模拟实际状况，否则的话代价实在是太大，最后得到成果又未必如你所期望

等雨停

Heidiadalheid 发表于 2015-10-12 09:39
你这个问题看了半天，实在是太复杂了
1. 这个问题光考虑润滑有的流动就已经够复杂了，其流体的边界就是变 ...

师姐说的句句在理，句句入我心坎。
人在江湖（学校），身不由己；师傅指挥棒一挥，我等就要前线杀敌；最恨的是非亲娘养，被借调与人，与自己专业兴趣背道而驰；无奈制度所限，忍为上策，退则为下策。
既来之则安之，安之而后静心，静心而后勤思，勤思而知真理，此乃人之理想也。奈愚智力不足，尽力却未能求得解题之方法，因此求助于各大论坛。

师姐回复的如此详细与用心，小妹在此万分感谢！
1、我自己的确需要精心来考虑一下按照之前的思路做仿真的可行性、意义何在？或者说一开始问题就没有得到相应的简化（当然自己的工程实际经验不足，仿真经验不足，导致了这一切的发生，这也是硕士教育制度的悲哀，一个“真正”的学生，直接就操刀一些工程问题，还要按时间交成果，师傅还给不了多少帮助，这样的成果我自己都持很大怀疑态度）
2、因时间、科研环境（导师、实验室）等的约束，目前没有实验条件，没有其他帮助，而且也快没时间了。就我目前的这个想法来说，师姐帮我再参考一下：
问题简单点就是  ”齿轮啮合过程中，不同方位喷油润滑的效果（啮入方向喷油和啮出方向喷油），我接到的命令是仿真此过程，以及得出相关的结论（哪个方位喷油较好，喷多少油）“
那么以什么标准来衡量什么效果是好什么效果是不好呢，我自己认为就是看齿轮的温升。齿轮啮合过程中摩擦生热，这个可以根据经验公式计算。然后将生热功率施加到齿轮表面（这就出来了一开始我提出的问题，怎么编写udf将heat_flux加载到齿面上，因为齿轮是在转动的）。
后面就是仿真了，说实话，对于流体力学、fluent软件等，我实在是个门外汉，都是第一次接触。基本概念都没搞清楚，仿真做的我自己都不忍直视。

cora

问题简单点就是  ”齿轮啮合过程中，不同方位喷油润滑的效果（啮入方向喷油和啮出方向喷油），我接到的命令是仿真此过程，以及得出相关的结论（哪个方位喷油较好，喷多少油）

这个问题也很难啊，由于计算域是变化的，所以就要用到动网格
而且还不是单一边界是运动的，运动边界还比较复杂
如果让我来做这个问题，我的第一选择就是放弃

等雨停

cora 发表于 2015-10-14 17:11
问题简单点就是  ”齿轮啮合过程中，不同方位喷油润滑的效果（啮入方向喷油和啮出方向喷油），我接到的命令 ...

人在江湖（学校），身不由己；师傅指挥棒一挥，我等就要前线杀敌；最恨的是非亲娘养，被借调与人，与自己专业兴趣背道而驰；无奈制度所限，忍为上策，退则为下策。
既来之则安之，安之而后静心，静心而后勤思，勤思而知真理，此乃人之理想也。奈愚智力不足，尽力却未能求得解题之方法，因此求助于各大论坛。
上面我回复的时候，突然就写出了这段话，毫无准备，看来我心中早已是万马奔腾。如何放弃？老师的项目任务，有合同，有截止日期，没人做，老师就让我拿这个当做研究生课题。已经到这一步了，放弃已经不可能了。只能混着毕业了。

cora

等雨停 发表于 2015-10-14 19:40
人在江湖（学校），身不由己；师傅指挥棒一挥，我等就要前线杀敌；最恨的是非亲娘养，被借调与人，与自己专 ...

我的意思不是让你放弃这个项目，而是在思路上看看能否找到可简化的方案
现在这种方案可行性太低了，想想变通的方法

cora

等雨停 发表于 2015-10-14 19:40
人在江湖（学校），身不由己；师傅指挥棒一挥，我等就要前线杀敌；最恨的是非亲娘养，被借调与人，与自己专 ...

齿轮润滑剂的作用
①减少摩擦  如果两齿面被润滑剂流体膜隔开，则避免了金属与金属的直接接触，把干摩擦变成了液体摩擦。或者由于形成了物理、化学吸附膜减少摩擦，避免齿轮点蚀和胶合的发生。
②散热  润滑油可以把啮合产生的热量带走，避免温度过高引起的胶合等齿面损伤的发生。
③防锈  润滑剂覆盖了齿轮和其他零件表面，起到了隔绝空气，避免齿轮的氧化锈蚀。
④降低振动冲击和噪声  由于润滑剂的粘滞性，能起到降低齿轮振动、冲击和噪声的作用。
⑤排除污物  润滑油能冲刷齿面上的磨粒和杂质，带走油池或润滑系统中的污物，保证齿面的清洁，减少磨损。

从这里来看，齿轮润滑的主要作用是减少摩擦和冷却，而摩擦的减少也可以有效的降低齿轮拟合的发热量，进而降低其工作温度

不同型式的齿轮传动由于其啮合几何学特征不同，也对润滑剂提出了不同的要求。例如渐开线直齿、斜齿轮平行轴传动，其啮合线与滑动速度方向基本垂直，因此具有较好的形成油膜条件。而蜗轮蜗杆传动、双曲线齿轮等轴交叉或交错传动属于空间啮合，其啮合线与相对速度方向的夹角较小，不利于形成油楔，因此这些传动就需要黏度较高且含有一定的添加剂来改善润滑条件。

从这里来看喷油角度和方位的选择关键在于如何有利于形成油楔，以达到更好的润滑效果，所以个人认为没必要做这么复杂的流体分析，从油楔形成的机理和条件来考虑这个问题更为有效

cora

循环喷油润滑
循环喷油润滑方式有两种形式：一种以减速器箱体为油箱，另加一套润滑装置，用油泵将油经过滤器、冷却器后再打入箱体内润滑齿轮和轴承。此种润滑方式可能会使个别大齿轮浸到油中，使油浴喷油润滑两种方式都存在。该种润滑形式多用在单台减速器工作的场合；第二种润滑形式为集中供油润滑，对于在同一生产线上工作的多台减速器，多采用润滑油站集中供油润滑。
（1）喷油量  喷油量由齿轮箱的总效率进行热平衡计算后得出。但每毫米齿宽至少要有0.05L/min的油量。一般可按每毫米齿宽0.08～0.1L/min进行估算。
（2）总油量  需要考虑油的循环冷却时间，需要循环冷却的时间越长，总油量越大。通常可按喷油量乘以循环时间计算。循环时间通常为4～30min。对于工业齿轮箱，至少为4～5min；对于透平齿轮箱，至少为5～10min。在从油箱中吸油时，要用0.5～2min的时间。油箱体积可按总油量适当加大。如环境温度在4℃以下，配管长度大于8m或油箱容积超过2500L，要加预热装置。如果油温超过60℃，要加冷却装置。
（3）喷油压力  在工业齿轮箱中，进入齿面之前的油压为（0.5～1.0）×105Pa表压，在工作温度较高的飞机齿轮箱中和齿轮线速度小于150m/s的高速齿轮箱中，约为1.5×105Pa，在齿轮线速度还要高时，可达3.5×105Pa左右。压力越高，油从密封中漏失的危险性也越大。
（4）喷油方向  在低速时，油主要用于润滑；在高速时，油主要用于冷却。高速齿轮润滑油量的很大一部分是用来带走热量的，在圆周速度超过60m/s时，有80%或更多的油用于冷却。在低于25～30m/s时及立式齿轮箱中，油从啮入侧喷入；在超过60m/s时，要从啮出侧喷入；在30～60m/s之间，喷油方向没有严格要求。而在超过100m/s时要从啮出与啮入侧同时喷入。
（5）喷嘴  当量孔径不宜过小，以免堵塞。对于过滤得较好的稀油（如飞机齿轮箱），孔径要大于0.75mm；对于工业齿轮箱，要大于2～2.5mm；在油有弄脏的危险的地方，可达5mm。在高压时，可用勺形喷嘴造成一个片状的油幕。喷嘴离齿顶的距离约为150～200mm。喷嘴与喷嘴之间的距离为150mm左右，第一个喷嘴要离齿端50mm左右。
（6）过滤器  过滤器及其安装要可靠。在装有狭喷嘴的飞机齿轮箱中，常用孔径（或网眼尺寸）≤10μm的纸质（或网式）过滤器；对于同时要润滑滑动轴承的高速齿轮箱，要用网式（或缝隙式）过滤器，网眼（或缝隙）尺寸≤50μm；对于工业齿轮箱网眼≤100μm。
（7）油温  喷油润滑的油温通常低于油浴润滑。其喷油温度及出油与喷油的温差见表9-52。

至于高速条件下的冷却作用，我认为没有必要从流场的细节来分析，应该从控制生热量和整体能够带走的热量来考虑就可以，毕竟在齿轮箱内，润滑油具备充分混合的条件，所以其问题从整体来说应该是基本均匀的
希望相关的资料对你会有所帮助

等雨停

cora 发表于 2015-10-15 15:54
至于高速条件下的冷却作用，我认为没有必要从流场的细节来分析，应该从控制生热量和整体能够带走的热量来 ...

好贴，人好有耐心，资料好切题实用。更好的在于你的分析思路，思考方式，给了我一个很好的教诲启示。我这几天正在思考，并找了些关于齿轮润滑的文献资料，先不急着做仿真，想先从齿轮润滑的基础理论入手，搞清楚基本问题与原理，再来完成我这个课题，刚好也可以从齿轮入手，提升自己的机械素养。感谢您的耐心解答。我有问题了我还回来求教。

Heidiadalheid

等雨停 发表于 2015-10-15 20:43
好贴，人好有耐心，资料好切题实用。更好的在于你的分析思路，思考方式，给了我一个很好的教诲启示。我这 ...

加油，坚持就是胜利