液力传动元件流场实验及流动图像判读系统研究

发布时间：2020-03-19 18:18

【摘要】：液力传动是以液体为工作介质，利用介质动能传递动力的叶轮传动机械，其基本形式为液力偶合器与液力变矩器。目前，液力传动已广泛地应用于军事工业和各民用工业部门，提高液力传动元件的效率、降低能耗对国民经济的发展具有重要意义。与国外相比，国内对液力传动现代设计理论与方法的研究成果并不多，并且，流场测试研究的则更少。针对目前国内研究状况，吉林大学液力传动课题组申请了“液力变矩器现代设计方法”的“国家自然科学基金课题”，这是唯一的液力传动方面研究三维流动的国家自然科学基金课题。本文主要是针对这个课题，研究液力传动元件流动显示方法及数据判读系统。为了提高液力传动元件的性能，必须对液力传动元件内部流动进行测试，以增进对其内部流动的了解，掌握内部流场的结构与分布，验证理论的正确性。流场测量有两个方面，即流动显示和流动测量。流动显示的任务是使流体传输的过程可视，而流动测量的任务是获得流体传输的定量信息，它们是相辅相成的。粒子成像测速技术集“可视化”与“定量测量”于一体，是一种现代的流动显示与测量技术，是光学测量技术、计算机应用技术、图像处理技术相结合的产物。粒子成像测速技术得到的图像对其粒子位移的大小和方位的判读采用跟踪识别的判读方法。粒子图像测速技术分两大部分：粒子图像底片形成技术及粒子图像底片判读技术。所以，本文所涉及的内容总体上分为两部分，一是实验研究，二是流动图像判读系统的研究。本文主要是针对实验所得的示踪粒子图片，利用数字图像处理与分析的知 WP=74 识，以及模式识别方面的理论，对流动图像的判读系统进行研究，进而对液力传动元件的流场进行初步的分析和研究。对内部流场进行定性和定量的分析。以前在做数值模拟分析时，初始速度的给定仅凭经验。本文对实验所得的示踪粒子速度的求解，可作为数值模拟的精确的初始条件。在实验方面，本文利用“LSFM150型激光切面流场测量系统”获取流动图像。在实验时，充分考虑示踪粒子的跟随性，为了得到清晰的流动图像，采用了三曝光的方法。在流动图像的判读方面，本文针对实验的特点，对单帧图像的粒子进行识别和跟踪，变成矢量式。研制出适合本实验流动图像特点的流动图像判读系统，该系统以实验得到的图像为基础，分析图像的特点，利用Visual C#语言，结合图像处理与模式识别的知识研制出一套适合本实验特点的流动图像判读系统。利用已做好的流动图像判读系统软件包，对实验所得的流动图像进行识别，并且也判读了液力偶合器的流动图像，结果表明此系统是判读流动图像的行之有效的方法。
【图文】：

流动显示,测量原理,流场测量,实验系统

图 2-2 PIV 技术的流动显示与测量原理图2.3 实验系统LSFM150 型激光切面流场测量系统用于液力传动元件内部流场的测量和流动结构的研究。由于选购精良部件，主机从美国进口，且精心调试硬件和软件，激光切面流场测量系统已接近或达到了国外的水平。整个实验系统主要由机械部分、光学部分、图像采集与显示部分组成，如图 2-3 所示。

实验系统,片光源,激光脉冲,氩离子激光器

图 2-3 实验系统械部分主要由 250KW 电机、400KW 电涡流测功机、输入输出器等组成，它主要用于驱动和加载及测量转矩转速，模拟液力变况[8]。学部分主要由 300mW 氩离子激光器、小电机、光学组件等组成示，主要用于产生连续可调的激光脉冲片光源。77 型风冷氩离子激光器为实验提供连续而有规律的激光光源，其最大功率为 300mW，且连续可调。电机转速为 500~1000r/min，利用小电机带动脉冲盘可产生脉冲学组件将激光脉冲光源转换为激光脉冲片光源，片光源50mm，，宽为 1~10mm，且连续可调。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TH137

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