基于动态混合RANS/LES模型的液力变矩器内部流场的数值模拟

针对传统的一维束流研究方法无法对高功率密度液力变矩器工作腔内部复杂的时变瞬态湍流流动状态进行描述的问题,通过对计算流体力学(CFD)计算中的湍流模型进行设置,将RANS、LES、DES和SBES模型与精细六面体网格和介质动态物理化学特性进行高效的耦合集成,为液力变矩器(TC)瞬态仿真提供指导,以预测其外特性性能和复杂内流场分布。通过定性、定量分析液力变矩器内部的流动结构和导轮叶片边界层涡系拟序结构的时序演化,发现动态混合模型(DHRL)中的应力混合涡模拟(SBES)方法能够充分辨视工作腔内边界层的流动,实现了多流域耦合复杂流动现象的精准捕捉,并通过台架实验得到原始特性预测结果的最大误差不足4%。另外,本文还阐明了工作腔内流动损失产生机制,揭示了涡结构产生、发展、输运、破碎及合成等一系列主导湍流转捩过程的流动机制,为高效地开发新产品以及改进原有产品提供了计算方法。     

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     

基于三维流场计算的液力变矩器特性预测方法

为了改进液力变矩器特性计算方法,应用CFD软件对液力变矩器内流场进行数值计算,根据得到的内流场速度与压力信息,计算液力变矩器叶轮转矩,得到变矩器性能参数,从而预测所设计变矩器性能．为验证性能预测准确性,将W350液力变矩器基于三维流动数值解的性能计算结果与试验结果进行对比、分析,二者在数值上有良好的吻合,表明基于三维流场数值解的液力变矩器特性预测方法比传统的一维束流理论预测精确度更高,可以应用于工程实际．     

多流动区域耦合算法在液力元件中的应用

讨论了多流动区域耦合算法及其在液力元件中的具体应用,给出了液力变矩器和液力偶合器的不同转速、多叶轮流场耦合计算的应用实例。计算结果表明:多流动区域耦合算法比液力元件通过上下游传递边界条件的单个叶轮算法更为先进。基于三维流场数值解计算出液力变矩器与液力偶合器特性,将其与试验结果进行对比后可知,多流动区域耦合算法具有更高的计算精度。     

基于复杂性测度的变矩器流场仿真湍流模型稳健性分析

为研究液力变矩器流场仿真常用湍流模型的稳健性问题,对基于ANSYS/CFX的某液力变矩器流场仿真系统,分别采用15种湍流模型进行抽样计算。并基于蒙特卡罗法,对系统输入变量进行服从正态分布的微小扰动,分别在低速和高速两种计算工况下,对每种湍流模型进行200次抽样。基于复杂性测度理论,将获得的输入输出数据进行了复杂性分析,在此基础上,对仿真系统拓扑结构稳健性和输出变量的稳健性进行了计算,并给出了各种湍流模型稳健性的定量指标。分析结果表明:在变矩器流场性能仿真中,剪应力输运模型的综合稳健性最好。     

液力变矩器轴向力的CFD计算与分析

为准确计算液力变矩器轴向力,提出了基于三维流场数值解的变矩器轴向力计算方法。计算中,利用CFD软件对液力变矩器三维流动控制方程进行数值求解,在数值模拟得到的变矩器内流场速度、压力数值解的基础上,进行轴向力计算。将新的轴向力计算方法应用于变矩器实例,将其计算结果分别与传统方法计算结果以及实验结果进行对比后可知,新方法计算误差明显减小。     

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.     

液力变矩器流场损失的分析

利用流体分析软件STAR CD对W305型液力变矩器内部流场进行了数值计算,计算中采用混合平面理论处理旋转速度不同的各叶轮之间的相互作用。基于计算结果,从流场损失的角度对变矩器内流场进行了细致的分析,为提高变矩器设计水平提供了有力的理论依据。外特性与试验数据的对比表明,所作的流场计算是十分准确的。     

冲焊型与铸造型液力变矩器性能对比分析

为深入了解铸造型与冲焊型液力变矩器的性能差异及其产生原因,结合CFD(computational fluiddynamics)技术的发展,基于相同循环圆、相同叶栅角度设计出2种制造工艺的液力变矩器.采用CFD软件对液力变矩器内部流场进行数值模拟,得到其内部流动特性和外部特性.对计算结果进行深入对比与分析,得到2种制造工艺对液力变矩器性能的影响规律.     

液力变矩器动态特性辨识实验研究

用系统辨识的方法建立了液力变矩器动态特性模型,编制了系统辨识仿真软件。通过实验对所建模型的参数进行了识别。结果表明,采用系统辨识的方法对液力变矩器动态特性进行研究是可行的,而且具有较高精度。     

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.     

液力变矩器仿生叶片压降性能试验

为了提高液力变矩器的性能和效率,在改变叶轮和叶片常规参数的基础上,将仿生学技术融入到叶片设计和试验当中.首先介绍了仿生植物叶片表面和仿生动物皮肤表面设计叶片的思想,然后给出了仿生叶片的制造过程,最后利用研制的试验台对设计的仿生叶片进行了压降性能测试.试验表明,该仿生叶片的减阻特性优于光滑叶片,进而可减小液力变矩器的内部流动损失,提高液力变矩器的整体效率.该试验设计思路和实施过程还可为如何利用仿生学的思想解决工程实践中遇到的问题提供借鉴.     

液力变矩器流道网格生成及内流场数值分析

采用映射法划分变矩器流道网格，利用流体分析软件FLUENT对YB-200型液力变矩器内部流场进行仿真研究，湍流模型选择标准k-ε模型，较精确地得到了速度、压力分布，最终计算出变矩器的叶轮轴转矩。计算结果与试验数据相符合，表明数值分析对变矩器的优化设计具有指导意义。     

液力变矩器泵轮内流场的数值分析

利用流体分析软件STAR CD对W305型液力变矩器内部流场进行了数值计算。采用混合平面理论处理旋转速度不同的各叶轮之间的相互作用。基于计算结果重点分析了泵轮内流场的特性,对泵轮进出口平面的速度和压力分布进行了研究,并与相关公开实验数据进行了定性对比,同时还对外特性进行了计算。将计算结果与试验数据进行对比表明了流场计算是十分准确的。     

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.