液力变矩器叶片数对其性能影响的研究

发布时间：2020-07-16 03:48

【摘要】： 叶片数是影响液力变矩器性能的重要因素之一。本文结合杭州前进齿轮箱集团有限公司“液力变矩器系列化研究”项目,着重研究了叶轮不同叶片数以及不同叶轮叶片数组合对其性能的影响。基于三维流动理论,利用CFD软件STAR-CD对不同叶片数液力变矩器的内部流场进行了数值模拟,计算了原始特性,并与部分实验结果进行对比分析;通过各叶轮转矩及特性计算,结合流场特性分析了叶轮不同叶片数以及不同叶轮叶片数组合对液力变矩器性能的影响。全文的主要内容有以下几方面: 1.根据液力变矩器的实际工况,作出一系列假设,简化建模复杂程度。在此假设的基础上,本文主要技术路线为:先用UG建立流道的三维几何模型,然后导入到ANSYS-ICEM中划分计算网格,最后在STAR-CD中进行流场计算分析。 2.利用流体分析软件STRA-CD,以W305液力变矩器为样机,对不同泵轮叶片数的液力变矩器内流场进行数值计算,着重分析了泵轮进出口面的速度和压力变化,以及叶片压力面和吸力面的压力分布状况;最后基于流场计算结果分析出不同泵轮叶片数对变矩器性能的影响。不同涡轮、不同导轮叶片数对变矩器性能的影响,研究方法和过程与研究泵轮的相同。 3.按照GB/T 7680-2005、QC/T 557-1999等标准的要求,对基型液力变矩器进行基本性能实验,并将原始特性计算结果与部分实验结果进行对比,分析叶片数对性能影响的理论计算精度。 4.对所设定的各个叶轮不同叶片数进行了合理组合,从中选择具有典型的四种叶片组合进行分析研究;运用商用流体分析软件STAR-CD对不同叶片数组合的变矩器内流场进行数值模拟,得到不同叶片数组合的流场结果;基于三维流场数值解对不同叶片数组合的液力变矩器进行原始特性计算与比较,分析不同叶片数组合对液力变矩器性能的影响。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH137.332
【图文】：

叶片数,液力变矩器,最佳叶片,叶片生产

(a) (b) (c) (d)图 1-1 叶片数 z 对pζ 的影响1—内环处 2—外环液力变矩器最佳叶片数的选择，按照一维理论可按如下步骤进行无冲击进口计算工况（i＝0.4 和i=0.7）的损失系数ζ 的变化来确定次，根据叶片生产的工艺特点及液力变矩器在车辆中的工作条件以修正。在所研究叶轮中的功率损失 P 可由下式确定： =∫ 0QPhdQPp P = hQ中 P 及Q 的右下角标 P 表示平均值

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Z=19 Z=21 Z=23图 2-1 泵轮叶片进口面速度分布（i=0.8）对泵轮流场的分析基于速度矢量和压力数据。由上图可以看出，各不同叶片数下，在内环处均出现逆流区（图 a 中区域 A、图 b 中区域 B、图 c 中区域 C），但是在叶片数 Z 为 21 情况下，逆流现象不是很严重。产生逆流这一现象的原因主要有两个：一是由于液流从导轮出口流出后，过流面积增大，因此这一区域的流动可以看作射流扩散，而射流扩散的外边界会出现低速区甚至逆流；二是由于内环壁面的内弯在这一区域产生了尾流。在速度分布图中可以看出各个叶片进口面相对速度值的分布规律基本相同，只是在高速区域速度值的大小不同。在叶片数为 21 时，从内环到外环速度分布趋势明显相比其它两种情况趋势平缓，这和叶片数有一定关系。叶片数减少后，低能流体向轮毂处的积聚现象更为明显；而叶片数增多后，低能流体的积聚现象有所改善。这说明了叶片数的减少加大了流道中逆流现象；而叶片数的适当增加

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从而形成二次流。由二次流理论得知，二次流是在具有不均匀滞止压力的主流线曲率或叶轮中的哥氏力的作用下而产生的。由于二次流的影响，导致相当多的低能流体沿吸力面向轮毂方向移动，在吸力面一侧靠近外环的位置产生局部低压区（图中 A、B、C 区域所示），这种异常的局部低压会引起较大的能量损失。

【引证文献】