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。     

基于NURBS的液力变矩器导叶正交优化设计

为提高液力变矩器的性能,采用非均匀有理B样条(NURBS)对导叶关键截面和叶形进行参数化表达,结合正交试验的方法,按照L16(4~5正交表,设计出16种导轮分别与同款变矩器叶轮装配。通过Fluent提供的Realizable k-ε湍流模型、SIMPLEC算法,对液力变矩器进行全流道数值计算,从而获得16组设计方案的最高效率及失速变矩比。通过正交试验法结合极差分析分析了导轮叶形参数对失速变矩比及最高效率的影响规律,同时找出影响变矩器外特性的主、次要因素,结果显示叶片卷曲角、叶片进口安放角、叶片出口安放角对外特性影响较大,并综合提出了性能较优的导轮设计方案。最后由样机试验结果表明:优化方案在额定工况下的最高效率及失速变矩比与试验结果基本吻合,且均超过国内同类产品。体现了NURBS在液力变矩器设计方面的重要作用,同时为液力变矩器的优化提供了依据。     

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。     

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。     

基于PumpLinx的液力变矩器三维内流场CFD数值仿真分析

应用PumpLinx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PumpLinx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.     

基于浸入实体法的双涡轮液力变矩器流场仿真

以双涡轮液力变矩器为研究对象,建立变矩器内流道流体域及叶片浸入实体域三维计算模型,采用浸入实体法模拟液力变矩器叶轮内流道油液运动状态,分析了液力变矩器油液压力及速度分布情况。基于变矩器三维流场分析结果计算其外特性,并与试验结果进行比较。结果表明:双涡轮液力变矩器泵轮及涡轮流道内均存在涡流和脱流,一级涡轮出口处出现射流现象;仿真结果与试验所得双涡轮液力变矩器外特性曲线吻合良好,为液力变矩器流场仿真分析提供计算思路。     

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。     

新型牵引-制动型液力变矩减速器原始特性计算

液力变矩器的原始特性能够确切地表示液力变矩器的基本性能,而且通过计算方法可以获得几何相似的系列变矩器的外特性或通用特性。对设计牵引-制动型液力变矩减速器具有一定的指导意义。这里基于束流理论建立了某新型牵引-制动型液力变矩器原始特性参数的计算数学模型。得出了该牵引-制动型液力变矩减速器的变矩工矿原始特性参数曲线。     

压力边界条件对方形腔液力变矩器CFD计算的影响分析

以L820运转液力变矩器为研究对象,运用CFD方法对其进行数值模拟,分别对设置与忽略进出口压力边界条件时方形腔液力变矩器的变矩比、效率和泵轮转矩系数等原始特性参数进行计算。将仿真计算结果与试验数据进行对比、分析,得出当忽略进出口压力边界条件时,方形腔液力变矩器特性参数的计算结果误差较大,而在设置进出口压力边界条件后,其计算结果的准确度得到了大大地提高。针对压力边界条件对方形腔液力变矩器CFD计算的影响进行研究,有效地提高了方形腔液力变矩器CFD计算的准确度,对方形腔液力变矩器的开发、设计具有一定的指导意义。     

高功率密度液力变矩器空化特性研究

高功率密度液力变矩器由于其内部流速高、局部压力低而易出现空化现象,导致其液力性能恶化。针对液力变矩器内空化现象进行试验及数值研究,通过对不同转速、不同速比及不同补偿油压力下液力变矩器性能测试,获得空化随工况及供油条件变化规律。构建基于Rayleigh-Plesset的全流道瞬态空化仿真模型对不同工况下液力变矩器内部两相空化流动进行预测,利用应力混合涡模拟湍流模型精确捕捉涡流状态,实现对有/无空化下液力变矩器内部流场及液力特性的计算。结果表明,液力变矩器在高泵轮转速、低速比及低补偿压力下容易发生空化,空化程度随着速比的下降而升高,在起动工况时达到最大。在空化工况下,液力变矩器导轮流道内产生大量空泡,空泡阻碍油液流动,导致循环流量降低,进而使液力变矩器传递功率的能力下降,起动工况下能容系数降低高达31%。全流道瞬态空化模型能够实现液力变矩器空化特性的精确预测,对变矩比、能容系数及效率的最大预测误差由无空化的30%降低至5%。     

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CFX的液力变矩器性能仿真

该文通过应用CFX流体软件,对工程车辆用某280系列的一款液力变矩器进行了性能仿真,模拟出了其内部流场,计算出了其变矩比、效率、能容等原始特性数据,并与实验结果进行了对比分析,为变矩器的设计与性能改进提供依据和参考。     

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。     

车用液力变矩器混合流道CFD仿真方法

针对车用液力变矩器复杂动态过程中工作相位随时发生转换,不能及时判断相应流场结构的改变,难以对瞬时流场特性进行准确仿真的问题,基于传统变矩器CFD流道模型和导轮空转无叶片模型,建立了液力变矩器混合流道CFD仿真模型。该仿真模型可以自动识别变矩器变矩、偶合和功率反传等工作相位及其相位转换过程,并根据导轮是否空转自动选择相应流道模型。对某变矩器进行了一系列稳态通用特性和动态特性的仿真与试验研究,对比结果表明,液力变矩器混合流道CFD仿真方法对变矩器稳态和动态特性仿真精度较高,有效解决了变矩器复杂动态过程难以快速实时仿真的问题,具有一定的工程实际意义。     

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。     

基于整机效能匹配的液力变矩器性能评价

为了解决液力变矩器在整机复杂工况下的性能评价问题,提出了一种基于整机载荷特征的液力变矩器评价方法,即建立整机的数字化模型,以传动链效率提升作为目标来评价不同载荷工况下液力变矩器的性能.对比液力变矩器的模型解析结果和台架试验数据,验证了变矩器系统子模型的准确性.选取2种性能相近的变矩器作为评价对象,通过整机系统计算得到它们在典型工况下的输出情况和评价指标,仿真结果表明液力变矩器和整机合理匹配可以有效提高整机效率,对液力变矩器改型和设计有实际意义.     

基于三维流场数值分析的液力变矩器轴向力研究

为了提高液力变矩器结构设计的可靠性,作者采用多叶排定常耦合算法对变矩器进行三维流场分析。计算结果表明,三维流场分析具有较高的可靠性和计算精度,计算精度较传统的一元束流理论有较大提高。轴向力的计算结果可以作为轴承选型的重要依据。     

液力变矩器的叶片设计与研究

液力变矩器具有良好的动力性和经济性,广泛应用于叶片的设计中,是液力变矩器设计的关键,直接影响液力变矩器的性能.叶片设计采用的方法有三种：基形设计、统计设计及基于流场理论设计.前两种都是根据现有的液力变矩器进行改进设计,而基于流场理论的设计对于叶片理论方面的发展具有重要意义.文中基于MATLAB几何方式推导循环圆及流线方程,并据此对叶片进行设计研究.     

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.