液力变矩器导轮叶片造型及优化设计

为减少叶片设计参数,提高设计效率,用儒科夫斯基型线进行液力变矩器导轮叶片造型研究.对儒氏型线进行简化,并采用尾部加厚处理,使其适应液力变矩器流动要求;构建儒科夫斯基导轮叶片型线模型,用该模型对一系列液力变矩器导轮叶片进行拟合.仿真计算与实验结果对比表明:处理后的儒氏型线能够精确表达已有液力变矩器导轮叶片,可以用于液力变矩器导轮叶片的设计.在集成式液力变矩器设计平台上,利用基于存档的小种群遗传算法对儒氏型线液力变矩器导轮叶片进行优化,结果显示:与传统叶片造型方法相比,儒氏型线可以利用较少的参数有效地进行液力变矩器导轮优化设计,缩短了设计周期.     

符合NACA翼型特征的液力变矩器叶片厚度设计

针对变矩器常用的基于等倾角射影定理的叶片厚度设计方法(简称为等倾角射影法)带来的叶片三维形态连续性差,以及变矩器效率和能容低下问题,提出符合美国国家航空咨询委员会(National Advisory Committee for Aeronautics,NACA)翼型特征的液力变矩器叶片厚度设计方法。通过定义NACA翼型函数的分段约束,使其符合液力变矩器的流固耦合要求,实现变矩器翼型函数系数的确定。根据翼型函数及直纹曲面规则分别得出叶片厚度值与法向加厚方向,从而得出液力变矩器叶片厚度矢量,实现叶片厚度的设计(简称法向加厚法)。以某型号双涡轮液力变矩器为参照对象,分别利用本方法与等倾角射影法建立模型,对比CFD仿真结果与台架试验结果可知,利用该方法有效地减少了叶片设计参数,设计出的水滴状叶片能够提高变矩器的效率,实现叶片的自动化设计。     

仿生表面形态对齿轮弯曲疲劳性能的影响

以工程仿生学为基础,利用试验优化设计方法设计试验方案,采用激光图形雕刻加工实现齿根处的仿生表面形态,研究仿生表面形态齿轮和普通齿轮的弯曲疲劳性能。试验结果表明,与普通齿轮相比较,具有仿生表面形态的齿轮试件的弯曲疲劳寿命提高了1.06～1.42倍,仿生表面形态改善了齿轮的抗疲劳性能。     

循环工况下变矩器叶片角设计空间的性能优化

为解决整机循环工况与液力变矩器的匹配问题,并建立变矩器设计参数与整机工况的动力学映射关系,本文提出循环工况条件下变矩器叶片角设计空间的性能优化方法。该方法在整机物理实验条件下,以其变矩器的统计循环工况加权效率为评价目标,利用变矩器一元束流理论及其流固耦合仿真结果构建变矩器性能模型,对变矩器叶片角设计变量进行优化。优化过程中以整机V型和T型典型工况及双涡轮变矩器为研究对象,在变矩器流固耦合仿真精度得到台架实验验证的前提下,证明优化后变矩器统计循环工况加权效率分别提升2.64%和2.48%。该方法简易性地建立了整机与变矩器叶片角设计参数间的一体化动力学匹配关系,对同类面向主机的配件定制化设计具有工程化指导价值。     

液力变矩器叶片三维成型法及其性能分析

探讨了液力变矩器叶片三维成型方法,提出了叶片三维成型方法的基本设计流程。通过对不同参数变化规律生成的泵轮、涡轮、导轮的叶型进行对比分析,总结出液力变矩器叶片角变化对液力变矩器性能影响的基本规律。通过CAD/CFD技术完成叶片的设计和相应变矩器性能的计算。同时,通过与作为基型的W305型液力变矩器的比较,证明了研究结论的可靠性。     

基于三维流动理论的液力变矩器设计流程

介绍了W 305型液力变矩器开发的过程。在基本几何参数一致的基础上,设计了5种液力变矩器叶栅系统方案,并且对包括W 305型液力变矩器比较基型在内的6种方案进行了稳态试验比较分析。对内流场进行了仿真分析,探讨了液力变矩器性能提高的本质原因。试验和仿真的结果充分证明了本设计方法的科学性和准确性。     

冲焊型液力变矩器叶片成形的精密控制

为避免传统叶片制造过程中反复修模、试模问题,本文提出了一种对带有加强筋和折边的YJC265冲焊型液力变矩器泵轮和涡轮的叶片成形进行精密控制的方法。该方法能够预测出叶片制造过程中出现的回弹量,并按计算结果补偿叶片模具型面,得到理想的叶片冲压件;又通过成形回弹计算与模具补偿方法,制造了YJC265液力变矩器样机,且样机性能试验结果超过了设计要求,生产周期和成本远远小于传统方法。本文提出的方法能够保证叶片回弹的精度,指导叶片模具设计,保证模具开发的一次成功率,对变矩器叶片的实际生产具有重要意义。     

越野车液力变矩器流场分析与实验研究

为深入了解液力变矩器内部流场,提高工作效率,利用CFD软件对越野车W 305液力变矩器流场进行数值计算.基于计算结果,分析了液力变矩器各工作轮流场特性,研究其流场分布规律,力求找到影响液力变矩器效率的因素.为验证CFD计算准确性,利用激光多普勒测速系统(LDA)对导轮流场进行测试.将计算结果与实验结果进行对比分析,并与理论计算相比较,表明流场计算结果准确、可靠,CFD计算可以指导液力变矩器的设计.     

轿车扁平化液力变矩器设计及内流场分析

基于三维流动理论及计算流体动力学(CFD)对轿车扁平化液力变矩器设计及内部流场的流动状况进行研究,其研究成果对循环圆的设计和叶片设计提供了新思路和方法,通过扁平化液力变矩器流场的研究和分析,为变矩器的进一步优化提供了理论依据,其流场的CFD计算方法也为不同扁平率的液力变矩器计算提供了借鉴和方法.     

基于厚度变化的液力变矩器轻量化潜力研究

为探究液力变矩器工作轮轻量化后对其原始特性和工作部件强度的影响,基于某三元件液力变矩器样机,开发了液力变矩器三维流动轻量化平台. 采用贝塞尔曲线对变矩器工作轮叶栅系统和内外环曲面进行参数化建模,定义叶片和内外环的厚度系数. 使用实验设计方法（DOE）建立不同叶片和内外环厚度系数下各个工作轮的单流道模型,利用计算流体力学软件对单流道模型进行流场仿真,并将仿真结果用于厚度变化后的叶轮结构的单向流固耦合分析,以分析各个工作轮的厚度变化对外特性和强度的影响. 通过台架试验对轻量化后变矩器的性能进行测试,并结合仿真计算减薄后的外特性以及相应的应力和形变量变化. 结果表明:随着变矩器各部分厚度系数在1.0—0.3范围内的变化,变矩器整体的质量最多可减轻40%,变矩器可以承受结构大幅度减薄引起的应力增加,而结构减薄导致的流道和循环流量增加,会显著地提高变矩器各叶轮工作转矩.     

基于RANS、LES和HRL方法的YJ280液力变矩器的数值模拟

为了提高液力变矩器的CFD计算精度,采用不同湍流模型对液力变矩器的内流场进行了数值模拟,并从内流场流动细节的捕捉精度和外特性的预测精度两方面对液力变矩器的性能进行了对比分析.结果显示:在内流场流动结构捕捉精度方面, 5种湍流模型中的LES - KET模型捕捉涡结构的能力最强; 5种湍流模型均可实现对液力变矩器外特性的准确预测,其中RANS中的SST k - ω模型的预测精度最高.该研究结果可为正确选择湍流模型进行液力变矩器的外特性和内流场的高精度预测提供参考.     

基于椭圆循环圆的轿车扁平液力变矩器设计

为设计叶形更为合理、性能更优的轿车扁平化液力变矩器,提出了基于椭圆的扁平循环圆设计方法。提出了全新的扁平率定义,使扁平率的变化能够反应循环圆整体形状的变化。在分析环量分配规律对变矩器性能影响的基础上,改进了传统的等环量分配叶片法,针对不同叶轮采用不同的二次函数环量分配规律进行叶片设计,得到了叶形更为合理的扁平变矩器叶片。将本文方法与传统方法进行了对比分析,结果表明,用本文方法设计的扁平变矩器性能更佳。     

基于尺度解析模拟的HC375液力变矩器的流场分析与特性预测

针对传统的一维束流研究方法无法描述大功率液力变矩器工作腔内复杂的时变瞬态湍流的流动状态,采用多物理场耦合方法构建了一种介质流动与传热的动态耦合数值模型,并给出了液力变矩器瞬态仿真设计方法.通过定性和定量分析液力变矩器内部的流动结构发现,动态混合模型(Dynamic hybrid RANS - LES, DHRL)中的SBES(Stress -blended eddy simulation)方法能够充分识别工作腔内边界层的流动状态,可实现对多流域耦合复杂流动现象的精准捕捉.通过台架实验表明,采用DES模型和     

液力变矩器内部三维流动计算方法

系统地论述了三元件向心式液力变矩器内部三维流动计算方法。首先对各叶轮内部流场进行计算,画出其进出口压差与流量关系曲线,找到各叶轮的共同工作点,然后再考虑叶轮之间的影响,通过反复试算,逐步逼近实际工况点,较精确地计算出流场的压力和速度分布,并对性能参数进行预测。此方法以及揭示的压力和速度分布对该类型液力变矩器的设计与改进具有实际的指导意义。     

基于典型鸟类翅膀特征的小型轴流风机叶片仿生设计与试验

基于提取的雀鹰、长耳鸮翅膀的表面特征对小型轴流风机的叶片进行仿生优化,以求提高风机的气动性能。设计出8种仿生风机模型,通过CFD计算选出最优的仿生风机模型进行性能试验验证,并与原型风机进行了对比。对比试验流量-静压曲线发现,仿生风机气动性能明显好于原型风机,最大质量流量提高了6.1%,最大静压提高了7.0%,并发现V型截面好于圆弧型截面。本研究为叶片仿生参数的进一步优化提供了前期基础。     

仿生非光滑表面材料与铝合金制件间的减黏

根据工程仿生学原理,用45#钢和高速钢材料通过激光加工的方式制备出具有网格状结构表面的仿生非光滑试样,并与光滑表面试样在电子万能试验机上进行了脱附对比试验。结果表明,仿生非光滑表面试样的抗黏附性能明显优于光滑表面试样,其与制件间的黏附力比光滑表面降低4.7%~20.9%。观察发现,非光滑单元体的凹坑结构与制件接触界面间形成的空隙降低了试样与制件间的实际接触面积,是使仿生非光滑表面试样具有良好抗黏附性能的主要原因。仿生非光滑结构为提高材料表面的抗黏附性能开辟了一条新途径。     

仿生非光滑表面材料与铝合金制件间的减黏

根据工程仿生学原理,用45^#钢和高速钢材料通过激光加工的方式制备出具有网格状结构表面的仿生非光滑试样,并与光滑表面试样在电子万能试验机上进行了脱附对比试验。结果表明,仿生非光滑表面试样的抗黏附性能明显优于光滑表面试样,其与制件间的黏附力比光滑表面降低4．7％～20．9％。观察发现,非光滑单元体的凹坑结构与制件接触界面间形成的空隙降低了试样与制件间的实际接触面积,是使仿生非光滑表面试样具有良好抗黏附性能的主要原因。仿生非光滑结构为提高材料表面的抗黏附性能开辟了一条新途径。     

液力变矩器叶片模具CAD/CAM研究

目的建立液力变矩器的叶片模具ＣＡＤ／ＣＡＭ系统,方法模具由四部分组成,在工作站上应用ＵＧ软件开发了相应的人－机交互程序,实现了模具设计的多数化。结果实际加工表明,这种方法与手工制模相比,大大提高了叶片型面的尺寸精度及液力变矩器制造效率,降低了成本。结论此ＣＡＤ／ＣＡＭ系统是成功的,这种方法为叶片类零件及其模具的设计与加工开辟了广阔的前景。