湿式离合器作为连接发动机与变速机构的重要部件,起到了控制动力传递与切断的作用,具有寿命长、故障率低、接合平顺、换挡响应快、散热性良好等优点,近些年来被广泛应用于各种机械的变速系统之中。当湿式离合器处于分离工况时,由于摩擦片与钢片之间存在着较大的转速差,而油液具有粘性,这导致摩擦片在油膜的剪切作用下产生一个带排转矩,带排转矩的存在会增加发动机的功率损耗,导致传动效率降低。对于湿式离合器来说,除了带排转矩以外,油液对摩擦片的散热效果也是衡量湿式离合器工作性能的重要指标,本文以湿式离合器为研究对象,基于CFD软件对其摩擦片间油膜流场的仿真方法,带排转矩、散热性能以及摩擦片沟槽的优化等四个方面进行了研究,为今后类似流场的数值模拟方法和流体机械的结构设计提供了一定的借鉴。具体所做的主要研究工作和结论如下:1、对摩擦片间流场进行提取,保留了流场的原始特征的同时也保证其形状不会影响网格划分精度,采用适用瞬态计算的滑移网格方法来模拟摩擦片间的流场运动,与之前一些研究人员将油膜从径向角度考虑划分内外域不同,本文同时从油膜的径向以及轴向两个角度考虑来划分流域,使滑移网格的方法更加适合油膜的流场特性。所划分的网格的质量也较高。并且对仿真后流场结果进行了处理以和分析,对流场中的速度场、压强场、温度场以及涡结构进行了细致的分析,探究了雷诺时均法和尺度解析法对油膜中流场细节的捕捉能力,发现相比雷诺时均法,尺度解析法可以捕捉到流场中更加细致的涡结构。2、在摩擦片表面温度固定的前提下,以油液与摩擦片之间的换热量来作为衡量油液对摩擦片散热效果的指标,结合不同转速下的温度场进行分析,研究了部分因素对油液冷却效果的影响,发现其他因素不变时,进油量越大,油液对摩擦片散热效果越好。但是散热效果会随着摩擦片转速升高存在一个先升高再下降的趋势,经过分析这是由于混入了大量空气所导致油液冷却效果的下降。3、针对带排转矩的产生原因以及带排转矩随转速的变化趋势进行了分析,并采用两相流模型对摩擦片间油膜发生破裂的过程进行了仿真分析,捕捉了油膜随着时间变化从全油状态到混入空气的动态过程,同时也对在不同转速下油膜流场的气液两相分布进行了分析,发现随着转速升高,油膜的气体占比越来越大。最后将油膜破裂过程总结为三个阶段,在第一阶段,摩擦片转速较低,摩擦副间充满油液,带排转矩随着摩擦片转速增加而增加。第二阶段是在达到特定转速时,这时供油量不足,油膜开始发生破裂,但这时的空气量还很少,虽然会使得带排转矩的增加速度受到一定的影响,但是还不足以导致带排转矩下降。第三阶段是在转速大于峰值带排转矩对应的转速时,此时摩擦片表面已经接触到了大量的空气,带排转矩开始随着转速升高而呈现出下降趋势。4、经过对原径向槽摩擦片的油膜流场进行分析,发现在原摩擦片进行高速旋转时,其沟槽结构会导致沟槽表面的流场形成一个压强差,而这个压强差会产生一个与原摩擦片旋转方向相反的压差阻力,使得带排转矩的数值增加,针对这一特点在原摩擦片的基础上进行了优化,使其变成具有一定倾斜角的流线型结构,对经过优化后的摩擦片流场进行仿真,并与原摩擦片进行对比,结果发现优化后的摩擦片相比原摩擦片可以使带排转矩减小百分之四以上。