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。     

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．     

基于CFD的液力变矩器导轮优化设计

基于CAD-CFD,分析影响液力变矩器整体性能的因素并进行优化。首先使用BladeGen对液力变矩器进行参数化造型,基于CFX软件对不同速比工况进行计算,统计液力变矩器性能变化曲线并与试验对比。分析导轮能头分布特点,并根据流场分布对导轮进行结构优化,使内、外环上导轮翼型结构分别适应不同的速比工况,最终实现对低速比工况时导轮能头损失的优化,优化后涡轮输出力矩增量最大达到175.36 N·m,液力变矩器在0速比工况下变矩比增加0.344,效率在0.274速比工况下增加2.95%。     

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。     

液力变矩器导轮空转特性无叶片数值仿真

分析了导轮在液力变矩器工作液体循环中的导流作用,在此基础上提出一种无叶片数值仿真方法。采用该仿真方法,直接获取了各导轮空转工况下变矩器的转矩特性和循环流量特性,并通过设定监控点来观测相应的导轮空转转速。与传统方法仿真结果和现有试验数据进行了对比,结果表明:无叶片法具有较高的仿真精度,并有效减少了导轮空转仿真的计算量。     

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。     

基于遗传算法的液力变矩器性能参数优化研究

针对提高液力变矩器计算工况最高效率的要求,依据一元流束理论以及能量守恒定律,提出了以计算工况液力变矩比最大为目标函数的优化设计模型,采用遗传算法对各工作轮的叶栅进出口角度进行优化,并将该方法应用于YB380型液力变矩器叶栅进出口角度的优化．结果表明,通过优化使计算工况最高效率由0．866提高到0．9,从而证明所提出优化设计模型的准确性,     

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.     

Numerical simulation of the flow field of a flat torque converter

A flexible flat torque converter was proposed to fulfill the requirement of miniaturization and power density maximization for automobiles.Constructed by two arcs joined by lines,the torus was designed directly from design path.The influence of flatness on the performance of the torque converter was evaluated.The software CFX and standard k-ε model were adopted to simulate the internal flow fields of the torque converter under different flatness ratios.The results indicated that the performance of the torque converter got worse as the flatness declined,but the capacity of pump increased.The efficiency and the torque ratio dropped slightly as the flatness ratio decreased.So the torque converter could be squashed appropriately to get high power density without too much efficiency sacrifice.But when the flatness ratio was below 0.2,there was a significant drop in the efficiency.     

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。     

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。