矿用液力偶合器流场特性数值模拟及叶片数目优化

依靠传统一维束流理论难以有效对大功率矿用液力偶合器叶片数进行优化设计，针对这一问题，提出了一种基于计算流体动力学（CFD）的响应面模型叶片数优化设计方法。首先，对偶合器进行了三维数值模拟研究，并运用最优拉丁超立方方法设计了叶轮的叶片数；然后，完成了不同叶轮叶片数下单流道流场计算模型的数值模拟计算，进行了涡轮和泵轮叶片数的敏感性分析，建立了其响应面近似模型，确定了叶轮叶片数与额定转矩之间的关系，完成了其叶片数的优化设计；最后，探究了不同叶轮叶片数下的偶合器叶轮流场及转矩特性分布规律。研究结果表明：涡轮叶片数z_T=37、泵轮叶片数z_P=34时，额定转矩值最大，响应面模型误差仅为0.93%,偶合器内流场分布特性合理地解释了叶轮叶片数对转矩特性的影响规律；优化后的叶轮叶片数有效地提高了偶合器额定工况时的工作性能，为偶合器优化设计与改进提供了可靠的方法。