液力变矩器导轮叶片表面压力测量与分析

为深入理解液力变矩器这种典型旋转叶轮机械内部复杂三维流动现象,获取导轮叶片表面典型部位压力分布规律,提出一种定子叶片表面液体压力场测试方案,通过在导轮叶片压力面埋入微型动态压力传感器,对不同输入转速和速比工况下的导轮叶片表面典型部位压力进行试验测试并进行流场数值模拟对比。结果表明,测试数据与模拟结果高度吻合,较准确地描述了叶片表面压力场的变化趋势,叶片表面压力脉动频率与旋转叶轮转速及叶片数有关。这种压力测试方法不仅能对流场数值模拟进行有效性验证,同时也能为叶轮动态性能设计提供参考依据。     

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.     

车用高功率密度液力变矩器设计理论与方法

高功率密度液力变矩器体积小、传递功率大,是重型车辆,特别是军用车辆液力机械传动的核心部件。基于现代计算机技术、CFD技术、CAE技术和CAD技术,建立了车用液力变矩器与发动机动态匹配方法及评价体系、集成一维束理论与三维流场分析的特性预测和叶栅系统优化方法及模型、叶轮流固耦合强度分析方法及LDA叶轮内部流场测试方法,研制了系列高功率密度液力变矩器,能容高达78×10-6·min2·r-2·m-1,最高效率88.6%,循环圆有效直径420 mm时可传递功率1103 kW,宽径比最小0.21。     

液力变矩器叶栅数据库模块化封装集成设计方法研究

在开展液力元件叶栅系统设计时,仅包括叶形参数化、束流计算或三维流动分析、性能的优化与优选的全新正向设计是不够全面的,还应将以往成熟设计结果纳入设计体系共享,以提高设计精度,有效避免信息孤岛现象的出现.通过对设计存量资源的整理和发掘,分别构建叶片几何结构数据库和传动性能计算及试验结果数据库,实现两类数据库之间映射关系的设计过程模块化封装,将正向设计的建模、计算和优化等过程,以及逆向设计的数据采集和曲面重构等环节,分别集成到基于数据库技术的设计平台之上,为实际工程设计提供较为完整的设计手段.这个平台一方面可以为基型设计和统计设计提供了多个较为成熟的现有叶栅系列及其性能参考,另一方面基于数据库中已有大量得到验证的叶栅配置,在优化搜索过程中能够有效地缩减正向计算规模,提升设计精度.     

液力变矩器流体-固体耦合压力脉动分析

在冲焊型高功率密度液力变矩器的设计过程中,需要考虑在油液非定常流动下叶片所受压力载荷脉动,以及在载荷脉动激励下结构的振动响应。采用基于动网格的流体-固体耦合方法,沿叶片入口至出口方向设定监测点,分析对应位置压力载荷脉动与叶轮振动时域特性,对载荷脉动进行频率转换并对叶轮模态进行频域分析。分析表明:涡轮叶片所受压力载荷脉动幅值最大处位于叶片入口与外环连接处;压力载荷脉动与叶片振动的幅值沿叶片入口到出口逐渐减弱,且随着速比升高载荷脉动幅值与叶片振动响应明显减弱;涡轮脉动峰值频率在叶轮第2阶与第3阶模态之间,随速比升高,压力载荷脉动频域幅值明显减弱。     

液力元件叶轮流道混合材质填充成型方法

为解决叶轮机械空间流道的非破坏性非接触测绘问题,提出一种采用高硬度硅胶和超轻纸黏土两种不同材质对流道特征进行提取的填充成型新方法,高硬度硅胶保证拓取叶型的准确性,超轻纸黏土作为硅胶的支撑.与采用单一硅胶填充流道成型方法相比,新方法克服了叶片大扭曲角度下由于硅胶拔模受力过大,导致其难以准确回弹到原始填充位置的弊端.采用最近点迭代算法拼合某叶片测绘点云数据,并与已有叶片样件模型进行对比,结果表明:平均偏差由单一硅胶填充的300.7μm减少到混合材质填充的28.5μm,实现了较高精度的空间扭曲流道特征提取,为设计制造结果偏差检验提供了一种有效的逆向工程方法.     

拉延筋对冲焊型液力变矩器内流特性影响规律研究

为抑制钣金冲压起皱和破裂现象,通常在冲焊型液力变矩器泵轮和涡轮叶片中部开设拉延筋。针对具有多种布筋形式的拉延筋叶片的不同流道结构分别进行流场数值模拟,获取流动参数在不同叶栅流道内的分布趋势,分析拉延筋布筋形式对液力变矩器原始特性和叶片结构表面压力载荷的影响规律。由分析比较计算结果可知,叶片开设拉延筋的凸模方向的变化对冲焊型液力变矩器的工作变矩比和效率影响较小,且在泵轮与涡轮叶片均开设拉延筋的情况下,当拉延筋凸模方向与对应叶轮叶片凸面法向一致时会导致泵轮转矩系数上升。当拉延筋凸模方向与泵轮叶片凸面法向一致时会导致泵轮叶片载荷上升,涡轮叶片载荷高幅值区域向叶片入口处移动,影响叶片表面油液载荷分布。