液力变矩器流场数值计算与特性预测

基于三维多相流动理论和计算流体动力学(CFD),对液力变矩器内流场进行数值计算。建立变矩器三维模型,采用有限体积法与SIMPLE算法,对其内部流场进行模拟,得到泵轮、涡轮与导轮的速度与压力分布。针对计算结果,对各工作流道的流场特性及生成原因进行分析,根据流场数值解对其进行性能预测。     

基于ANSYS-CFX的液力变矩器流场性能计算与试验研究

为缩短液力变矩器的设计周期,节省试制与试验成本,文中基于液力变矩器的基本原理和流场理论,用欧拉方程和伯努利方程对叶片内流场进行了理论分析,并借助三维流场仿真软件Ansys-CFX对某车用液力变矩器进行了性能计算。得出了不同速比下的效率、变矩比和公称力矩;为了验证该仿真计算的正确性,搭建了液力变矩器综合试验台,并进行了产品性能试验。结果表明:试验测得变矩比、效率值均略小于仿真值,其平均相对误差分别为3.1%和3.25%,而公称力矩稍大于仿真值。由此可见,基于三维流场的ANSYS-CFX仿真方法较全面地反映了液力变矩器内部真实的流场,为液力变矩器的设计提供了可靠的依据。     

液力变矩器内流场分析的CFD模型研究

以液力变矩器为研究对象,针对液力变矩器内流场分析中的两种仿真计算模型进行对比分析,研究得知:两种模型计算得到的液力变矩器整体性能与试验均吻合较好,而采用模型A计算得到的变矩比和效率略高于采用模型B。此外,通过对内流场速度、压力场的分析研究造成不同模型仿真差异的原因,并研究流场细节对总体性能和流场损失的影响。     

液力变矩器导轮流场的数值分析

液力变矩器的流场分析是设计先进液力变矩变矩器的流场计算模型,利用计算流体动力学方法,模拟了液力变矩器导轮内流场,分析了导轮流场的特性,对导轮流场的速度和压力分布进行了研究,同时还对外特性进行了计算,并与实验结果相对照,验证了数值模拟的正确性.     

液力变矩器泵轮内流场非定常流动现象研究

液力变矩器内部为复杂的三维非定常湍流流动,为分析变矩器泵轮内部三维非定常流动特性,建立液力变矩器非定常计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)仿真分析模型,并通过激光多普勒测速(Laser Doppler anemometry,LDA)技术手段对该模型进行验证分析。研究泵轮转速800 r/min,速比为0.6工况下,不同涡轮和导轮位置,对于泵轮内流场非定常流动现象的影响。结果表明:该非定常CFD模型结果与LDA测试结果相吻合,且能够较为准确地反映泵轮内流场非定常流动状态,作为泵轮流场的上游,相对于涡轮对泵轮内部流动的影响,导轮对泵轮内流动状态的影响较大,并主要影响泵轮入口面附近。涡轮主要影响泵轮内流场中间面到出口面的尾流低速区,但影响幅度相对于导轮较小。     

基于PumpLinx的液力变矩器三维内流场CFD数值仿真分析

应用Pump Linx对液力变矩器的内流场进行了CFD仿真计算,研究了不同网格模型对仿真计算精度的影响,完成了不同速比点的液力变矩器流体性能的仿真计算。将仿真计算结果与试验结果进行了对比分析,其结果表明,基于Pump Linx的液力变矩器CFD仿真计算可以有效地对液力变矩器性能进行预测。     

液力变矩器三维瞬态流场分析

为实现液力变矩器在大型机械中的高效传动,需对变矩器瞬态流场特性进行分析研究。建立了液力变矩器各叶轮全流道模型,计算中压力速度耦合算法采用Coupled算法、空间离散格式为二阶上游迎风格式,湍流模型选为Realizable k-ε模型,利用多流动区域耦合算法中滑移网格法实现叶轮间流动参数的实时传递。整理计算结果,得到液力变矩器全流道瞬态特性曲线,分析变矩器的内流场可获得流场分布特性,为今后液力变矩器性能的改善和优化设计提供比较科学的依据。     

基于三维瞬态流场分析的液力变矩器改型设计

为了提高液力变矩器的外特性,利用UG建立某型液力变矩器叶栅系统全流道模型。借助滑动网格技术,采用Fluent软件对液力变矩器内流场进行三维瞬态数值模拟,并与原结构的试验结果对比,验证了该方法的合理性。在此基础上,根据性能要求对原有变矩器作改型设计,改进了涡轮进口角和出口角等关键参数。结果表明,改型后的液力变矩器具有更加合理的内流场分布和更高的效率,改型设计效果良好。     

基于内流场分析的液力变矩器改型设计

为了提高液力变矩器的外特性,使其与发动机匹配良好,利用CFD软件对液力变矩器内流场进行三元流场数值计算和分析,在此基础上根据性能要求对原有变矩器作改型设计,改进了叶型进出口角、骨线形状和厚度分布等参数,以期得到分布合理的内流场,从而使改型后的变矩器具有符合要求的更优的外特性。改型后的液力变矩器具有更高的效率和与发动机匹配更优的泵轮容量系数,试验结果与计算结果非常吻合,改型设计效果良好。     

液力变矩器三维瞬态流场计算

液力变矩器内部流动为极其复杂的三维湍流流动,目前其计算多简化为稳态,稳态计算不能计算出瞬态特性,只有三维瞬态流动计算才能比较正确的预测流体的真实流动.在液力变矩器瞬态流场特性分析基础上,建立旋转坐标系下控制方程,采用数值模拟的方法对液力变矩器瞬态控制方程进行计算.计算中建立液力变矩器各叶轮全流道模型,利用多流动区域耦合算法中滑动网格法实现叶轮间流动参数的实时传递.计算中综合考虑稳定性、准确性和经济性,压力速度耦合算法采用SIMPLE算法、空间离散格式为一阶上游迎风格式,湍流模型选为RNG -模型,实现了液力变矩器湍流流动的瞬态计算.深入分析液力变矩器瞬态流场数值解以更好了解瞬态流动特性,并分析其产生原因,以进行液力变矩器性能的改善和优化设计.基于变矩器流场瞬态计算得到其外部性能,与试验对比后发现误差较小,说明采用的瞬态流场数值计算方法是正确有效的.     

多参考坐标系模型在液力变矩器稳态内流场分析中的应用研究

以液力变矩器稳态内流场问题为对象,对处理多旋转区域耦合问题的两种典型方法,即多参考坐标系(MRF)模型和混合面模型进行理论研究,并对比采用两种模型后的仿真结果,流场分析的结果表明采用MRF模型时预测的液力变矩器性能与试验吻合的较好,残差收敛效果好;而且,MRF模型在交界面上的模拟比混合面模型更接近实际流场。因此,采用MRF模型是进行液力变矩器内流场分析的有效方法。     

液力变矩器的动态特性和动力学模型研究

以三元件向心涡轮液力变矩器为研究对象 ,根据牛顿定律 ,建立了非稳定工况下的动力学模型和数学模型。根据液力变矩器的工作特点 ,得到 2种简化的数学模型 ,据此进行仿真计算。进行了液力变矩器动态特性试验 ,得到了动态原始特性。仿真结果和试验结果对比表明 ,所建模型具有足够精度 ,通过对动态和静态原始特性对比分析 ,表明在一定的转速变化范围内 ,可用静态原始特性代替动态原始特性。     

基于CFD的双涡轮液力变矩器的改进研究

针对YJSW315双涡轮液力变矩器一级、二级涡轮进口流态较差等问题,利用CFD技术对其内部流场及其性能进行了数值计算分析,通过对泵轮叶片出口和一级涡轮数量和厚度的调整,得到了一种优化方案,提高了变矩器性能。改型后的变矩器的起动工况转矩比提高了0.357,两个涡轮都工作时的效率提高2%~4%。提出的研究方法和结论对液力变矩器的改进或研发具有一定的指导意义。     

基于拉丁超立方仿真试验设计的双涡轮变矩器性能分析

针对双涡轮变矩器在变量空间难以模型化设计的问题,基于台架试验数据与流体仿真技术,以第一涡轮叶片角为设计变量,研究其对双涡轮变矩器性能的影响;采用最优拉丁超立方设计仿真试验,对双涡轮变矩器性能进行分析;以上述仿真试验数据进行灵敏度分析,研究了设计变量与变矩器性能的关系,并建立了响应曲面模型进行优化.研究表明:第一涡轮出口角对双涡轮变矩器性能影响显著,而入口角基本无影响,优化后的双涡轮变矩器性能有显著提升.     

多叶排定常耦合算法的液力变矩器三维流场分析

为改进液力变矩器三维流场的数值模拟计算精度,深入分析了现阶段液力变矩器的流场分析方法,剖析产生误差的原因,并在此基础上提出采用多叶排定常耦合算法进行流场计算,同时对液力变矩器流场计算的模型进行了讨论、比较和选择。将流场计算预测出的变矩器性能与试验结果相对比,最大偏差不超过5%,表明采用多叶排定常耦合算法计算精度高,计算过程收敛性好。     

液力弯矩器的动态特性和动力学模型研究

以三元件向心涡轮液力变矩器为研究对象，根据牛顿定律，建立了非稳定工况下的动力学模型和数学模型，根据液力变矩器的工作特点，得到2种简化的教学模型，据此进行仿真计算，进行了液力变矩器动态特性试验，得到了动态原始特性，仿真结果和试验结果对比表明，所建模型具有足够精度，通过对动态和静态原始特性对比分析，表明在一定的转速变化范围内，可用静态原始性代替动态原始特性。     

工程机械液力变矩器现代设计方法及应用

为适应液力变矩器发展需要,突破传统设计方法的局限性,提高产品研发速率、降低开发成本、提高产品综合性能。在国内率先提出基于三维流动理论的液力变矩器现代设计方法,将计算流体力学CFD技术与激光可视流场分析技术进行无缝结合,突破可视化流场分析、叶片成形及三维瞬态流场计算等关键技术,解决了变矩器内部液体流动不可视、叶形空间复杂曲面成形等难题,创建了包括预设计、叶型设计、性能分析、参数调整、内流场测试、模具设计及样机制造环节等六个环节的设计方法体系。液力变矩器现代设计方法不但保证产品性能的最优化,同时提高了设计到产品的一次成功率,有效缩短了开发时间、降低开发成本,是对传统设计方法的重大突破。     

基于NURBS的液力变矩器叶片设计及主流场特性分析

针对液力变矩器叶片建模周期长及叶形交错性强等特点,采用非均匀有理B样条(NURBS)对叶片的关键截面和叶形进行参数化表达,并通过叶片设计原则和三维建模软件CATIA建立一款扁平化液力变矩器及相应单流道模型,然后利用CFD对其稳态内流场进行数值仿真,并与试验外特性进行对比,同时通过分析速度场和压力场,揭示了流道内的主流特征,分析造成液力损失的成因。结果表明,NURBS及CFD在液力变矩器设计方面的重要作用,同时为液力变矩器的设计、优化提供了依据。     

YJSW315双涡轮液力变矩器优化改型研究

以YJSW315双涡轮液力变矩器为研究对象,采用三维流体数值计算分析方法,结合束流理论深入研究了叶片安放角与液流角之间的关系,探讨一级和二级涡轮叶片安放角的优化方案。研究表明,将一级涡轮叶片进口安放角变为64.5°,出口安放角变为25.9°,二级涡轮叶片外环进口包角变为78°,内环进口包角变为78°,进口安放角变为136.4°,出口安放角变为39°时,变矩器在低转速比(i=0.225～0.45)下运行的效率提高了3%～5%,启动工况变矩比由3.91提高至4.23。研究结果对YJSW315双涡轮液力变矩器的进一步优化改进具有较大的指导意义。     

液力变矩器气泡破裂运动分析

基于计算流体动力学对液力变矩器内流场进行了分析,利用多流动区域耦合算法中滑动网格法实现叶轮间流动参数的传递,建立液力变矩器涡轮、泵轮、流道模型实现了液力变矩器湍流流动的瞬态计算。对流场数据分析,核定出了气化高发部位,通过采用多相流模型植入流场一个气泡,数值研究了液力变矩器内气泡破碎机理和破裂高发区域。根据数值模拟和理论推定的气泡核化区、破碎区的气泡动力学行为特征可为液力变矩器的设计和改进工作提供参考意义。