影响可调式液力变矩器低转速比效率的主要因素研究
发布时间：2021-07-03 17:35
随着我国经济社会的发展,对能源的需求与日俱增,作为一个能源进口大国,节能关系到国家战略,是实现可持续发展的需要。泵与风机、压缩机等旋转机械年耗电量逾8000亿千瓦,占全国总发电量的40%以上,变转速调节是此类设备节能的有效措施。液力行星调速系统非常适用于大功率泵等设备的调速节能,其核心元件导叶可调式液力变矩器在我国的研究还很少,可用型号极其有限,制约了这种性能优良的大功率调速设备的发展。本文以EL9型液力变矩器为对象,对其低转速比效率的影响因素展开研究,结合一元束流理论与CFD技术,设计了针对低转速比效率的优化方法,并阐明了效率变化的内在机理。主要工作包括:（1）以一元束流理论为基础,建立可调式液力变矩器数学模型,针对优化过程中涡轮叶片弯曲程度增大的特点,通过增加旋涡损失项对模型进行修正。并以该模型作为计算核心,以低转速比效率为优化目标,使用小种群遗传算法对各叶轮进出口角进行了优化。优化后变矩器低转速比效率及泵轮力矩系数均有所提升。（2）以一元理论优化的结果为基础,建立了变矩器三维模型,应用CFD技术进行数值模拟。模拟结果显示,优化后与原型相比,在低于0.7转速比区域内效率全面提升,在...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Vorecon调速行星装置结构简图
哈尔滨工业大学硕士学位论文率，甚至可以允许最高效率略低。随着对液力变矩器特性要求的改变，对器全工况范围效率影响因素与机理的研究也成为液力变矩器研究的关键，这其中又以提高低转速比区域效率最为重要。结合多种研究方法，分析器低转速比效率的变化规律与原理，从而有针对性的制定优化方案，对于大功率、宽范围、高效率的大型液力传动设备，对于满足社会发展的节能，均具有深远而重大的意义。.2 液力变矩器结构及工作原理液力变矩器是一种通过改变液体动能达到能量传递效果的液力元件，其包含三种基本叶轮，连接动力机的泵轮、连接负载的涡轮以及不进行旋转轮。如图 1-2 所示。
图 2-1 旋转坐标系下流体质点运动描述模型问题在理论上基本没有解决。虽然从数学上来看，若欲对方确定解，只需提供初始条件与边界条件便以足够。但实际上守恒方程为二阶偏微分方程，对高雷诺数的强湍流流动求解强只能得到非确定解。因而对某个特定流动进行完全精确的来看是不可能做到的。同时，对于工程应用来说，更加关注状态，而是能体现总体效果的平均的统计性能，通常采用数取流畅信息。最为常用的数值模拟方法包括直接数值模拟（DNS）、大涡模拟模拟（RANS）三种。，直接数值模拟 DNS 不对湍流作任何程度的模化，直接求解方程。DNS 计算的要求十分苛刻，其计算域的尺寸要足够寸要非常小，这就导致总网格数量极其庞大，除此之外时间非常小的程度。以上因素共同作用使 DNS 计算所耗费的资源
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]基于复杂性测度的变矩器流场仿真湍流模型稳健性分析[J]. 刘树成,潘鑫,魏巍,闫清东,赖宇阳. 吉林大学学报(工学版). 2013(03)
[3]基于CFD的液力变矩器等效参数性能预测模型[J]. 吴光强,王立军. 同济大学学报(自然科学版). 2013(01)
[4]风力机与液力变速传动装置匹配工作特性研究[J]. 董泳,周绪强,毕强. 中国机械工程. 2012(06)
[5]液力变矩器轴向力的CFD计算与分析[J]. 刘春宝,马文星,许睿. 吉林大学学报(工学版). 2009(05)
[6]液力变矩器叶片流固耦合强度分析[J]. 魏巍,闫清东,朱颜. 兵工学报. 2008(10)
[7]风机水泵变频调速和液力耦合器调速节能比较[J]. 徐甫荣,朱修春. 变频器世界. 2008(02)
[8]基于三维流动理论的液力变矩器设计流程[J]. 王健,葛安林,雷雨龙,田华,杨建华. 吉林大学学报(工学版). 2006(03)
[9]导叶可调式液力变矩器数学模型的建立[J]. 闫国军,董泳,陆肇达. 哈尔滨工业大学学报. 2001(02)
[10]两种可调式液力变矩器的性能分析与试验研究[J]. 蔡建勇,陶曾鲁,饶鸿才. 上海铁道学院学报. 1994(03)
博士论文
[1]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
硕士论文
[1]液力变矩器内流场尺度解析求解方法研究[D]. 徐志轩.吉林大学 2017
[2]叶片角对双涡轮液力变矩器设计转速比的影响研究[D]. 祝鹏雪.哈尔滨工业大学 2016
[3]大功率液力变矩器三维流场数值计算与分析[D]. 国成.哈尔滨工业大学 2013
[4]LB46型可调式离心涡轮变矩器内流场数值计算及分析[D]. 毕强.哈尔滨工业大学 2011
[5]汽车液力变矩器内流场的数值分析[D]. 余鑫.吉林大学 2005
本文编号：3263042
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Vorecon调速行星装置结构简图
哈尔滨工业大学硕士学位论文率，甚至可以允许最高效率略低。随着对液力变矩器特性要求的改变，对器全工况范围效率影响因素与机理的研究也成为液力变矩器研究的关键，这其中又以提高低转速比区域效率最为重要。结合多种研究方法，分析器低转速比效率的变化规律与原理，从而有针对性的制定优化方案，对于大功率、宽范围、高效率的大型液力传动设备，对于满足社会发展的节能，均具有深远而重大的意义。.2 液力变矩器结构及工作原理液力变矩器是一种通过改变液体动能达到能量传递效果的液力元件，其包含三种基本叶轮，连接动力机的泵轮、连接负载的涡轮以及不进行旋转轮。如图 1-2 所示。
图 2-1 旋转坐标系下流体质点运动描述模型问题在理论上基本没有解决。虽然从数学上来看，若欲对方确定解，只需提供初始条件与边界条件便以足够。但实际上守恒方程为二阶偏微分方程，对高雷诺数的强湍流流动求解强只能得到非确定解。因而对某个特定流动进行完全精确的来看是不可能做到的。同时，对于工程应用来说，更加关注状态，而是能体现总体效果的平均的统计性能，通常采用数取流畅信息。最为常用的数值模拟方法包括直接数值模拟（DNS）、大涡模拟模拟（RANS）三种。，直接数值模拟 DNS 不对湍流作任何程度的模化，直接求解方程。DNS 计算的要求十分苛刻，其计算域的尺寸要足够寸要非常小，这就导致总网格数量极其庞大，除此之外时间非常小的程度。以上因素共同作用使 DNS 计算所耗费的资源
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]基于复杂性测度的变矩器流场仿真湍流模型稳健性分析[J]. 刘树成,潘鑫,魏巍,闫清东,赖宇阳. 吉林大学学报(工学版). 2013(03)
[3]基于CFD的液力变矩器等效参数性能预测模型[J]. 吴光强,王立军. 同济大学学报(自然科学版). 2013(01)
[4]风力机与液力变速传动装置匹配工作特性研究[J]. 董泳,周绪强,毕强. 中国机械工程. 2012(06)
[5]液力变矩器轴向力的CFD计算与分析[J]. 刘春宝,马文星,许睿. 吉林大学学报(工学版). 2009(05)
[6]液力变矩器叶片流固耦合强度分析[J]. 魏巍,闫清东,朱颜. 兵工学报. 2008(10)
[7]风机水泵变频调速和液力耦合器调速节能比较[J]. 徐甫荣,朱修春. 变频器世界. 2008(02)
[8]基于三维流动理论的液力变矩器设计流程[J]. 王健,葛安林,雷雨龙,田华,杨建华. 吉林大学学报(工学版). 2006(03)
[9]导叶可调式液力变矩器数学模型的建立[J]. 闫国军,董泳,陆肇达. 哈尔滨工业大学学报. 2001(02)
[10]两种可调式液力变矩器的性能分析与试验研究[J]. 蔡建勇,陶曾鲁,饶鸿才. 上海铁道学院学报. 1994(03)
博士论文
[1]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
硕士论文
[1]液力变矩器内流场尺度解析求解方法研究[D]. 徐志轩.吉林大学 2017
[2]叶片角对双涡轮液力变矩器设计转速比的影响研究[D]. 祝鹏雪.哈尔滨工业大学 2016
[3]大功率液力变矩器三维流场数值计算与分析[D]. 国成.哈尔滨工业大学 2013
[4]LB46型可调式离心涡轮变矩器内流场数值计算及分析[D]. 毕强.哈尔滨工业大学 2011
[5]汽车液力变矩器内流场的数值分析[D]. 余鑫.吉林大学 2005
本文编号：3263042
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