液力变矩器导轮流线的环面螺旋线研究及数值模拟

发布时间：2019-11-18 22:12

【摘要】：液力变矩器是利用液体动能进行能量转换与传动的装置,广泛应用于船舶和车辆的主传动上。液力变矩器有诸多的优点,例如自动适应性、过载保护性、提高车辆的舒适性、延长传动件的寿命等。然而,液力变矩器一个明显的缺点就是效率不够高,影响车辆的燃料经济性。每天都有数百万液力变矩器在运转,只要效率有所提高,燃料节省的总量和排放的总量就是一个非常可观的数字。因此,对液力变矩器的设计方法进行研究,设法提高液力变矩器的效率,对于节能减排具有重要意义。液力变矩器主要由泵轮、涡轮以及导轮构成,在这个三个轮子中,对导轮进行改进是最不昂贵的,因此,对导轮开展设计方法的研究、以期作改善液力变矩器的性能是可行的。本文对液力变矩器的实际方法开展了研究,考虑到流场三维流线的线型是是影响液力变矩器效率最基本的因素,首选三维圆弧和直线段作为三维流线,但由于导轮进出口之间的偏转角非常大,并且导轮内部流动距离很短,所以通过数学验证用圆弧和直线段替代三维流线进行研究是不可行的。除了直线段和圆弧之外,螺旋线具有恒定或近似的恒定曲率,本文采用了一种新的导轮设计方法——广义环面螺旋线设计方法。建立了导轮的广义环面螺旋方程,推导了反映极角、叶片角和偏移角之间相互关系的方程。研究了评价流场的设计方案,并提出了流场设计合理性的方案选择机制。开发了参数化设计程序,用程序验证所有的方程。为了提高建模精度,采用了四段圆弧和一段直线段逼近内外环轴面流线高精度建模方法——自动分段多段圆弧逼近法。用面向对象的设计编制程序,通过程序可以完成全部计算、生成自动绘制出导轮模型旋转体的AutoLisp程序、输出导轮压力面和吸入面的点云坐标和数值模拟后处理编程的数据。为完成对导轮建模。在AutoCAD中运行AutoLisp程序,自动生成的导轮旋转实体模型,导入UG中用导轮压力面和吸入面点云坐标生成的曲面进行切割,最终得到导轮的流道模型。对导轮流道模型利用Gambit软件进行网格划分,把画好的网格文件导入Fluent软件中,然后用FLUENT软件进行数值模拟。设置好相关参数后,进行迭代计算。根据导轮流道数值计算结果,分析导轮的流场。主要分析导轮流场中的速度流场和压力流场,并找出导轮流场中存在的不好现象(高低速流动区域、高低压区域、逆流区域等),分析其产生的原因,并同文献进行了比对。研究结果表明:广义环面螺旋线设计方法可以改善流场的参数分布,进而改善液力变矩器的性能。
【图文】：

液力变矩器,结构示意图,泵轮,涡轮

布置、密封装置和冷却补偿装置[1]。液力变矩器的结构变矩器的工作轮主要包含有泵轮、涡轮还有导轮，这是液液力变矩器三元件。泵轮通常与外部的发动机相连接，液体能；然后通过涡轮将液体能再次转化成为机械能；轮，导轮主要的作用是改变涡轮输出的力矩以及涡轮出泵轮。力变矩器工作的整个过程当中，泵轮把机械能转化成液体再次转化成机械能，整个过程构成了液力变矩器的输入传动元件有：弹性盘、涡轮毂、涡轮轴、油泵驱动轴、等。布置部分主要包括旋转运动的各个部件和配套的支撑部装置主要包括用作密封工作油的部件，如：密封环、密补偿装置主要包括齿轮泵、压力阀以及冷却器等。

轨迹图,液力变矩器,液流,工作油

1 绪论时候，工作介质在液力变矩器内部是静止的。当发动机运以及泵轮一起转动，此时工作油在受到离心力的作用下从流动的工作油带动涡轮高速旋转（涡轮轴由此获得的扭矩然后工作油从涡轮流出再经过导轮流回泵轮，形成一个循流动的过程中，导轮可以对涡轮产生一个反作用力矩，使的输入力矩，这就是导轮的“变矩”作用。液力变矩器液
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH137.332

【参考文献】