液力变矩器反求建模及数值模拟研究

发布时间：2017-09-04 04:00

  本文关键词：液力变矩器反求建模及数值模拟研究

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【摘要】：随着我国铁路提速现代化进程和我国电力工业的飞速发展，电气化铁路建设进入一个蓬勃发展的阶段，与之配套的路网系统规模不断扩大。目前铁路养护车辆均为内燃机车，，而液力变速箱是内燃机车必不可少的重要部件。新一代的内燃机车对液力传动的要求由于速度的提高而越来越高，而现有内燃机配置的液力变速箱绝大部分依靠进口。随着对内燃机车需求的增加，对液力变速箱的需求也成倍增长，且国外一再提高价格，这对企业造成了巨大的经济负担，因此对液力变速箱的自主研发已迫在眉睫。 本文运用反求工程技术对液力变矩器进行建模，并且利用CAD、CFD软件对其内部全流道和三维瞬态流场进行模拟计算，对流场结果进行分析。通过实验得到液力变矩器的特性曲线，最后通过分析实验数据与仿真数据之间的误差来证明数值模拟的可行性。全文主要研究内容如下： （1）运用反求工程技术对液力变矩器的泵轮、涡轮及导轮逐一进行了反求，并通过点云数据处理、数据修复及曲面造型等技术等得到了较为完整的图形数据，最终运用UG中的逆向处理模块进行处理得到了叶轮的三维模型。 （2）在专业网格划分软件ICEM CFD中对网格模型进行了划分，得到了理想的网格模型。对流道进行一些合理的假设以便于计算，采用滑动网格技术，在FLUENT中设置边界条件，速度—压力耦合算法使用SIMPLEC算法，离散格式选用一阶迎风格式，设置收敛条件，完成了多种工况下瞬态流场的数值计算。 （3）以FLUENT计算结果为依据，分析在启动、中速及高速三个典型工况下叶轮轴向和径向的速度场及压力场的分布，并对其结果进行了分析。同时对所得到的力矩值进行了进一步的计算，得到了液力变矩器的特性曲线，并将之与实验所得特性曲线进行对比分析，结果表明仿真所得的特性曲线与实验所得的特性曲线接近，仿真结果可以用来指导液力变矩器的设计，最后对液力变矩器牵引力进行计算，结果表明，液力变矩器提供的牵引力可以驱动动车，满足实际需求。
【关键词】：液力变矩器 叶轮 反求工程 数值模拟 速度场
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137.332
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 研究的背景和意义9
• 1.2 液力变矩器国内外研究现状9-12
• 1.2.1 液力变矩器工作原理9-11
• 1.2.2 液力传动在国内外的应用11-12
• 1.3 反求工程的国内外研究现状12-13
• 1.4 液力变矩器流场分析的国内外研究现状13-15
• 1.5 课题来源及主要研究内容15-17
• 1.6 本章小结17-18
• 第2章 液力变矩器 CAD 反求建模18-27
• 2.1 反求工程概述18
• 2.2 液力变矩器叶片及流道参数的反求18-21
• 2.2.1 叶片形状的提取18-19
• 2.2.2 三维点云数据的提取及后处理19-20
• 2.2.3 小平面体的手动拼接技术20-21
• 2.3 液力变矩器数字模型的建立21-22
• 2.4 叶片及流道误差分析22-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 液力变矩器三维流场数值模拟27-43
• 3.1 液力传动基本理论知识27-36
• 3.1.1 流体的运动微分方程27-30
• 3.1.2 流体在叶轮中的运动分析30-31
• 3.1.3 速度计算31-34
• 3.1.4 欧拉方程——叶片式机械求解的基本方程34-36
• 3.2 液力变矩器的结构及参数36-37
• 3.3 液力变矩器网格模型的建立37-39
• 3.4 液力变矩器流场仿真计算39-42
• 3.4.1 求解器及边界条件的设置39-40
• 3.4.2 收敛准则40-41
• 3.4.3 计算步骤41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 液力变矩器流场分析及性能测试43-57
• 4.1 叶轮径向流场分析43-47
• 4.1.1 泵轮及涡轮径向流场分析43-46
• 4.1.2 导轮径向流场分析46-47
• 4.2 叶轮轴向流场分析47-49
• 4.3 液力变矩器的特性曲线49-52
• 4.3.1 液力变矩器的特征参数49-50
• 4.3.2 液力变矩器 CFD 模拟数据处理50-52
• 4.4 液力变矩器性能测试52-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第5章 总结与展望57-58
• 5.1 全文总结57
• 5.2 展望57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-63
• 附录 1 攻读硕士学位期间发表的论文63-64
• 附录 2 攻读硕士期间参加的科研项目64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：789182