基于NASA翼型体系的液力变矩器叶片设计与优化
发布时间：2021-06-28 16:51
液力变矩器是一种重要的液力传动元件,具有自动适应性、无级变速、减振隔振等优良特性,广泛应用于汽车、工程机械等领域。叶片的设计是液力变矩器开发过程中最为重要的环节,而传统的叶片设计方法存在设计过程繁琐、较依赖设计者的经验等缺点。本文针对液力变矩器叶片的设计与优化展开研究。提出了一种基于NASA翼型体系的液力变矩器叶片设计方法,应用该方法对已有的YB-290型液力变矩器的泵轮叶片进行重新设计,并对设计出的新型泵轮叶片进行优化,经改型与优化后的YB-290相比于原型,其最高效率得到提高;分析了改型后的YB-290的性能随着新型叶片设计参数的变化规律,并从流场分析的角度对其做出解释。本文的主要研究内容如下。（1）提出了一种基于NASA翼型体系的液力变矩器叶片设计方法。通过查找NASA翼型族谱,从中选取适合液力变矩器叶片设计的翼型方程,用该方程构建叶片的二维型线,二维型线通过向内外环投影生成三维曲线,通过在三维曲线间构造直纹面生成叶片实体,从而使叶片形状可以参数化描述。（2）对现有的YB-290型液力变矩器进行了CFD计算。提取YB-290原型液力变矩器的内部流动区域三维模型,对流动区域进行网格...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
装有液力变矩器的装载机我国由于在上个世纪的工业基础较为薄弱，液力变矩器的研究水平与国外相
吉林大学硕士学位论文4述方案的计算结果，对以不同转速旋转的各叶轮流场间的相互影响进行了分析[28]。图1.2德国ZF公司轿车液力变矩器波兰的A.KSY、A.KDZIELA将液力变矩器叶片的参数作为设计变量，将变矩比、最高效率和高效区范围作为目标函数，采用多目标算法对PH410型液力变矩器进行优化。得到优化结果后，对叶片参数取值范围对目标函数优化结果的影响进行了研究[29]。综合以上论述，国外一些国家的液力变矩器叶片设计理论和设计方法已经达到了较高的水平，实现了从叶片设计到后期参数优化的集成，能够高效的设计出各种性能的液力变矩器[30]。1.2.2国内研究现状国内研究液力变矩器的机构主要为各大高校以及研究所，其中高校在叶片设计方面展开了系统、深入的研究。吉林大学的马文星在液力变矩器叶片的准三维设计方面取得了有价值的研究成果[31]；田华、葛安林提出一种参数化叶片造型方法，对叶片进行了翼面层划分，并采用翼面层来描述叶片的形状，新的方法避免了传统叶片设计方法中依赖经验的环节[32]；范春顺等人研究了液力变矩器各个叶轮的叶片数对其性能的影响规律，并从流场分析的角度对影响规律进行了解释[33]；杨化龙、刘春宝设计出了一种表面带有沟槽的仿生叶片，通过对沟槽的参数进行优化，使叶片的
第1章绪论5减阻性能得到了较大的提升，最后对阻力得以减少的原因进行了分析[34]；赵永志等人在设计叶片时对传统的环量分配法进行了修改，使流线的两端分配少量的动量矩，而流线的中间部分分配更多的动量矩，改进后的方法可以提升液力变矩器的性能[35]；褚亚旭等人在传统方法的基础上采用二次函数的分配原则对各部分进行动量矩的分配，改善了动量矩均匀分配时设计出的叶片进出口处出现较大扭曲的情况，新方法设计出的叶片形状更加合理，液力变矩器的性能也有所提升[36]。图1.3为新旧设计方法设计出的叶片对比。图1.3新旧设计方法设计出的叶片对比北京理工大学的刘城、闫清东提出了基于贝塞尔曲线的叶片设计方法，并采用保角变换法完成了从叶片的平面展开图到叶片实体的精准映射，将液力变矩器内部流场分析与优化模块相结合，图1.4为其建立的集成式液力变矩器优化设计系统，最后利用该系统对液力变矩器各个设计参数进行了优化及敏感性研究[37-38]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]“一带一路”背景下我国交通运输产业发展研究[J]. 舒洁. 智富时代. 2018(01)
[2]基于多目标优化的液力变矩器叶形角度设计[J]. 闫清东,李新毅,魏巍. 华中科技大学学报(自然科学版). 2017(09)
[3]数理统计和随机过程在科研中的应用[J]. 李慧,刘会雪. 机械设计与制造工程. 2017(09)
[4]基于贝塞尔曲线的液力变矩器三维叶片造型方法[J]. 刘城,闫清东,魏巍. 机械工程学报. 2017(10)
[5]压力边界条件对方形腔液力变矩器CFD计算的影响分析[J]. 王松林,冀龙飞,马文星. 液压与气动. 2016(11)
[6]液力变矩器三维瞬态流场分析[J]. 马珂婧,何林,何立萍,陈明强. 现代机械. 2016(02)
[7]符合NACA翼型特征的液力变矩器叶片厚度设计[J]. 王安麟,曹岩,韩继斌. 哈尔滨工程大学学报. 2016(03)
[8]液力变矩器叶栅环向匀加速环量分配方法[J]. 王安麟,程伟,曹岩,刘伟国. 华南理工大学学报(自然科学版). 2015(09)
[9]液力变矩器研究现状及其在农业机械上的应用和展望[J]. 蒋宏婉,李长虹,何林,张文博,李晓斌. 中国农机化学报. 2015(04)
[10]基于CFD的液力变矩器内部流场分布特征研究[J]. 王玉岭,闫清东,李晋,魏巍. 液压与气动. 2015(07)
博士论文
[1]进化多目标优化算法研究及其应用[D]. 宁伟康.西安电子科技大学 2018
[2]向心涡轮式液力变矩器叶栅系统参数化设计方法研究[D]. 刘城.北京理工大学 2015
[3]复杂结构拉丁超立方体设计的构造[D]. 陈浩.南开大学 2013
[4]用于区间参数多目标优化问题的遗传算法[D]. 孙靖.中国矿业大学 2012
[5]轿车扁平化液力变矩器研究[D]. 刘春宝.吉林大学 2009
[6]基于CFD的液力变矩器设计方法的理论与实验研究[D]. 褚亚旭.吉林大学 2006
[7]液力变矩器现代设计理论的研究[D]. 田华.吉林大学 2005
硕士论文
[1]基于改进拉丁超立方重要抽样方法的结构可靠性分析[D]. 刘鹏.暨南大学 2016
[2]液力变矩器叶片仿生非光滑表面减阻研究[D]. 杨化龙.吉林大学 2016
[3]可靠度分析的响应面法研究[D]. 李敏.重庆大学 2016
[4]基于贝塞尔三次曲线液力变矩器叶轮叶型参数化与优化[D]. 周鑫.重庆大学 2016
[5]液力变矩器泵轮叶片优化设计研究[D]. 范文林.重庆大学 2015
[6]导叶可调式液力变矩器内流场数值分析与叶型集成方法研究[D]. 谢清乐.重庆大学 2014
[7]进化多目标优化算法及其应用研究[D]. 时丽娜.广西师范大学 2010
[8]基于遗传算法的工程多目标优化研究[D]. 阮宏博.大连理工大学 2007
[9]液力变矩器叶片数对其性能影响的研究[D]. 范春顺.吉林大学 2007
[10]液力变矩器三维流场仿真计算[D]. 许涛.武汉理工大学 2006
本文编号：3254692
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
装有液力变矩器的装载机我国由于在上个世纪的工业基础较为薄弱，液力变矩器的研究水平与国外相
吉林大学硕士学位论文4述方案的计算结果，对以不同转速旋转的各叶轮流场间的相互影响进行了分析[28]。图1.2德国ZF公司轿车液力变矩器波兰的A.KSY、A.KDZIELA将液力变矩器叶片的参数作为设计变量，将变矩比、最高效率和高效区范围作为目标函数，采用多目标算法对PH410型液力变矩器进行优化。得到优化结果后，对叶片参数取值范围对目标函数优化结果的影响进行了研究[29]。综合以上论述，国外一些国家的液力变矩器叶片设计理论和设计方法已经达到了较高的水平，实现了从叶片设计到后期参数优化的集成，能够高效的设计出各种性能的液力变矩器[30]。1.2.2国内研究现状国内研究液力变矩器的机构主要为各大高校以及研究所，其中高校在叶片设计方面展开了系统、深入的研究。吉林大学的马文星在液力变矩器叶片的准三维设计方面取得了有价值的研究成果[31]；田华、葛安林提出一种参数化叶片造型方法，对叶片进行了翼面层划分，并采用翼面层来描述叶片的形状，新的方法避免了传统叶片设计方法中依赖经验的环节[32]；范春顺等人研究了液力变矩器各个叶轮的叶片数对其性能的影响规律，并从流场分析的角度对影响规律进行了解释[33]；杨化龙、刘春宝设计出了一种表面带有沟槽的仿生叶片，通过对沟槽的参数进行优化，使叶片的
第1章绪论5减阻性能得到了较大的提升，最后对阻力得以减少的原因进行了分析[34]；赵永志等人在设计叶片时对传统的环量分配法进行了修改，使流线的两端分配少量的动量矩，而流线的中间部分分配更多的动量矩，改进后的方法可以提升液力变矩器的性能[35]；褚亚旭等人在传统方法的基础上采用二次函数的分配原则对各部分进行动量矩的分配，改善了动量矩均匀分配时设计出的叶片进出口处出现较大扭曲的情况，新方法设计出的叶片形状更加合理，液力变矩器的性能也有所提升[36]。图1.3为新旧设计方法设计出的叶片对比。图1.3新旧设计方法设计出的叶片对比北京理工大学的刘城、闫清东提出了基于贝塞尔曲线的叶片设计方法，并采用保角变换法完成了从叶片的平面展开图到叶片实体的精准映射，将液力变矩器内部流场分析与优化模块相结合，图1.4为其建立的集成式液力变矩器优化设计系统，最后利用该系统对液力变矩器各个设计参数进行了优化及敏感性研究[37-38]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]“一带一路”背景下我国交通运输产业发展研究[J]. 舒洁. 智富时代. 2018(01)
[2]基于多目标优化的液力变矩器叶形角度设计[J]. 闫清东,李新毅,魏巍. 华中科技大学学报(自然科学版). 2017(09)
[3]数理统计和随机过程在科研中的应用[J]. 李慧,刘会雪. 机械设计与制造工程. 2017(09)
[4]基于贝塞尔曲线的液力变矩器三维叶片造型方法[J]. 刘城,闫清东,魏巍. 机械工程学报. 2017(10)
[5]压力边界条件对方形腔液力变矩器CFD计算的影响分析[J]. 王松林,冀龙飞,马文星. 液压与气动. 2016(11)
[6]液力变矩器三维瞬态流场分析[J]. 马珂婧,何林,何立萍,陈明强. 现代机械. 2016(02)
[7]符合NACA翼型特征的液力变矩器叶片厚度设计[J]. 王安麟,曹岩,韩继斌. 哈尔滨工程大学学报. 2016(03)
[8]液力变矩器叶栅环向匀加速环量分配方法[J]. 王安麟,程伟,曹岩,刘伟国. 华南理工大学学报(自然科学版). 2015(09)
[9]液力变矩器研究现状及其在农业机械上的应用和展望[J]. 蒋宏婉,李长虹,何林,张文博,李晓斌. 中国农机化学报. 2015(04)
[10]基于CFD的液力变矩器内部流场分布特征研究[J]. 王玉岭,闫清东,李晋,魏巍. 液压与气动. 2015(07)
博士论文
[1]进化多目标优化算法研究及其应用[D]. 宁伟康.西安电子科技大学 2018
[2]向心涡轮式液力变矩器叶栅系统参数化设计方法研究[D]. 刘城.北京理工大学 2015
[3]复杂结构拉丁超立方体设计的构造[D]. 陈浩.南开大学 2013
[4]用于区间参数多目标优化问题的遗传算法[D]. 孙靖.中国矿业大学 2012
[5]轿车扁平化液力变矩器研究[D]. 刘春宝.吉林大学 2009
[6]基于CFD的液力变矩器设计方法的理论与实验研究[D]. 褚亚旭.吉林大学 2006
[7]液力变矩器现代设计理论的研究[D]. 田华.吉林大学 2005
硕士论文
[1]基于改进拉丁超立方重要抽样方法的结构可靠性分析[D]. 刘鹏.暨南大学 2016
[2]液力变矩器叶片仿生非光滑表面减阻研究[D]. 杨化龙.吉林大学 2016
[3]可靠度分析的响应面法研究[D]. 李敏.重庆大学 2016
[4]基于贝塞尔三次曲线液力变矩器叶轮叶型参数化与优化[D]. 周鑫.重庆大学 2016
[5]液力变矩器泵轮叶片优化设计研究[D]. 范文林.重庆大学 2015
[6]导叶可调式液力变矩器内流场数值分析与叶型集成方法研究[D]. 谢清乐.重庆大学 2014
[7]进化多目标优化算法及其应用研究[D]. 时丽娜.广西师范大学 2010
[8]基于遗传算法的工程多目标优化研究[D]. 阮宏博.大连理工大学 2007
[9]液力变矩器叶片数对其性能影响的研究[D]. 范春顺.吉林大学 2007
[10]液力变矩器三维流场仿真计算[D]. 许涛.武汉理工大学 2006
本文编号：3254692
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