王交龙 王 斌 吕红明 宁 斌

(1.江苏大学机械工程学院 江苏镇江 212000；2.盐城工学院机械工程学院 江苏盐城 224051；3.上海海洋大学工程学院 上海 201306)

降低齿轮搅油功耗一直是机械传动领域难以突破的问题，也是流体动力学领域研究的热点和难点。CFD(Computational Fluid Dynamics)是常用的流体分析法，可分为无网格法与有网格法。在分析减速箱齿轮搅油产生的大变形自由液面问题时，有网格法总显得捉襟见肘。移动粒子半隐式法(Moving-Particle Semi-implicit Method,MPS)是近些年流行的一种基于拉格朗日(Lagrange)的无网格粒子法，最早由KOSHIZUKA和OKA[1]在1995年提出，用于求解大变形自由液面流体力学问题。MPS法具有粒子运动自由、可观测、可量化等特点，在模拟大变形的自由表面上拥有卓越的计算分析能力。与网格法不同，MPS法将流体离散为一系列具有物理属性的微小粒子，通过了解粒子的属性从而掌握整个流域的动态。

虽然MPS法提出时间相对较短，但已被应用于许多研究领域。KHAYYER和GOTOH[2-3]对MPS法进行了改进，将高阶拉普拉斯的算子形式引入到MPS法，并通过模拟晃荡问题来验证该方法对增强初始MPS方法计算压力的稳定性和有效性。TANAKA和MASUNAGA[4]同样着力于利用MPS法解析流体压力稳定性和光滑性方面的研究，模拟仿真不可压缩流体溃坝模型。2005年前后，国内学者开始关注MPS法并展开相关研究。段日强等[5]使用MPS法进行多相多组分界面流模拟分析，验证了该方法在处理复杂流相流体的强大计算能力。周雅杰等[6]建立了齿轮箱内流域有限元模型，采用VOF两相流理论与SIMPLE算法并应用该模型考察齿轮圆周面、啮合区油液的流态变化，计算齿轮搅油损失值。……