向心涡轮式液力变矩器叶栅系统参数化设计方法研究

发布时间：2020-08-09 03:06

【摘要】：液力变矩器通过叶栅进行机械能与流体动能间的转换，且叶片是空间扭曲的，故叶栅系统设计是液力变矩器设计最重要也是最困难的部分，其直接决定液力变矩器性能。本文针对液力变矩器叶栅系统造型及优化开展研究，提出了基于贝塞尔曲线的液力变矩器叶片造型方法，建立了灵活性高、适应性好的叶栅系统设计体系，构建了集几何建模、网格划分、三维粘性流场计算于一体的集成式叶栅优化设计系统，实现了CFD技术、实验设计及智能优化算法的有机结合，提高了叶栅系统的设计水平。进行了叶栅设计系统的设计参数敏感性研究，建立了敏感设计参数与液力变矩器性能指标间的关系，对提高液力变矩器的性能具有重要意义。 基于液力变矩器叶片形状的几何特点，提出了基于贝塞尔曲线的液力变矩器叶片参数化造型方法，建立了叶片角度、拐点等几何控制参数与Bezier曲线控制点间的数学关系，实现了叶片形状的交互设计； 针对空间扭曲叶片无法直接展开的问题，提出了保形映射来进行叶片展开图与叶片三维实体之间的转换，实现了三维不可展扭曲叶片曲线的展开，相比传统多圆柱面投影方法提高了叶片的设计精度； 结合单流道稳态CFD计算快速和全流道瞬态CFD计算准确的特点，提出了基于CFD分析的叶栅参数分段优化设计的方法，首先基于单流道稳态计算对叶栅参数进行快速寻优，然后在初步优化结果内利用全流道瞬态计算进行精确特性预测，确定最优叶栅参数，提高了设计精度和速度； 分析了叶栅系统参数对液力变矩器性能的影响，确定了敏感设计参数，得到了设计参数对性能的影响规律以及各参数间的交互影响效应，并进行了试验验证； 利用叶栅参数化设计体系对扁平液力变矩器叶栅系统进行了优化设计，并进行了样机制造及试验，结果表明，经过优化后液力变矩器峰值效率得到较大提升，由优化前的75.7%提高到86.2%，验证了集成式叶栅设计系统的有效性。
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137.332
【图文】：

循环圆参数化界面

图 3.12 三维叶片构造流程图 3.12 所示为新型叶片设计方法的三维叶片构造流程，首先采用贝塞尔曲线分别进行单元叶片骨线和单元叶片厚度的构造（图 3.13），随后对单元叶片骨线和厚度进行旋转、缩放获得实际的叶片骨线和厚度，再将厚度施加到叶片骨线上，构造实际

【参考文献】

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本文编号：2786511