基于三维流动计算的液力减速器性能仿真研究
发布时间：2020-08-25 20:50
【摘要】： 本文的研究为“车辆传动国家重点实验室基金项目”中的一部分,以D375型液力减速器为研究对象,基于三维流场理论,借助于UG、FLUENT等软件,对液力减速器的内流场进行了仿真计算,获得了特性曲线,同时将计算的结果与试验的结果进行了比较。本课题研究的目的和意义就在于,利用CFD技术研究液力减速器内部的流动及规律,有助于指导液力减速器的设计,提高液力减速器的性能,同时对拥有自主研制开发生产液力减速器有一定的帮助,对我国的经济发展也具有重大的意义。 本文首先介绍了课题研究的背景,液力减速器在国内外的应用情况和流场理论的发展现状,介绍了常用的CFD软件,并选择FLUENT对本课题进行研究,然后对液力减速器的结构和工作原理进行了阐述,最后提出了主要研究的内容。分析了液力减速器内流场仿真所涉及到的计算流体力学基本理论。详细介绍了常用的离散格式和网格的生成技术,分析了常用的湍流模型,湍流流动的近壁处理方法和流场数值计算的算法。 根据所做的假设,采用UG抽取液力减速器的流道模型,为了提高计算精度,采用映射法划分六面体网格,选择分离求解器隐式格式进行求解,使用绝对速度方程,湍流模型选择Realizablek-ε模型,同时使用标准壁面函数;离散格式采用一阶迎风格式,压力—速度耦合选用SIMPLE算法,在相应的位置设置壁面边界条件、滑移网格边界条件。计算收敛后,对某工况下内流场的速度、压力分布进行了详细的分析。分析了液力减速器三维流动分析中的转矩计算,并将三维计算值与一维束流理论值以及试验测量值进行了比较,证明了三维计算的准确性,对部分参数进行了优化,在此基础上探讨了基于CFD技术的液力减速器设计方法。 本文的研究对液力减速器内部流动特性有了更加清楚的认识,对提高液力减速器自主研发有一定帮助,为建立基于CFD技术的新设计方法提供了思路,为下一步的研究指明了研究方向。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH132.46
【图文】：
粘性底层1过渡层}对数律层夕+=5夕+=60图2一2近壁区示意图iny+2.3.2近壁区流动处理方法标准k一:模型、RNGk一;模型和Realizablek一:模型均仅适用于湍流充分发展的区域，对近壁面区，由于湍应力几乎不起作用，流动几乎是层流，不能用k一:模型求解，目前主要有两种方法进行处理，一是不直接对粘性影响比较明显的区域(粘性底层和过渡层)进行求解，而是用一组半经验的公式(即壁面函数)将壁面上的物理量与湍流核心区内的相应物理量联系起来，这就是壁面函数法柳 allFunction)。另一种是采用低雷诺数模型来求解粘性影响比较明显的区域，这就要求壁面区划分比较细密的网格，越靠近壁面，网格越细。对于大多数高雷诺数的流动，壁面函数法能充分节省计算资源，因为在近壁面粘性力影响区域，由于变量的变化太快，不需要求解，在划分网格时，不需要在壁面区加密
泵轮叶片数为20，涡轮叶片数为24，叶片厚度均为3mm，叶片前倾30度，由于泵轮叶片形状不一、流道为曲面等复杂的几何结构，采用通用建模软件UG来建立初始的几何模型，如图3一2所示。(a)伪)(e)图3一2液力减速器实体模型(其中(a)为涡轮，伪)为泵轮，(c)为壳体)建立几何模型后还必须进行一定的简化处理后，才能进行网格划分。模型中由于泵轮20片叶片中有10片是直叶片，另外10片为曲面叶片，且相互间隔分布，故不能使用周期性取一个流道计算，可以取泵轮两个流道和涡轮的一个流道来做周期计算，本文为更形象真实，采用取出所有流道的方法来进行计算。为了划分网格的方便
武汉理工大学硕士学位论文的流道模型如图3一3所示。图3一3泵轮与涡轮周期流道图在抽取的流道模型中，泵轮和涡轮的接触面必须在同一个平面上，以保证工作介质在流道中的连续性。3.2.3网格模型的生成网格是CFD模型的几何表达形式，也是模拟和分析的载体。计算网格的划分是数值模拟中最为耗时的部分，同时网格的质量对计算精度和稳定性有很大影响，较差的网格质量会影响计算的精度，甚至导致计算的发散。网格可分为结构网格和非结构网格两大类，结构网格 (StructuredGrid)中节点排列有序、邻点间关系明确，对于复杂的几何区域，结构网格是分块构造的，这就形成了块结构网格(Block一s加 cturedGrid)，如图所示，图3一为结构网格、图3一为块结构网格。 rrrrr下下下下「「「「月月日日:::二 二七七七七忙忙忙忙训训日日仁 仁仁仁 rrrrrrrrr日日口口口口口口口口口口 口 }}}}}口 口口 口口口口口口 口口口口口口口口口口馨 馨门 门门门门门门 门口口口口口口口口口 口口 口口口口口曰 曰口口口口口口口口口 口 口 口 口 口「「「「「「「口口日日 日口 口口口曰曰曰 曰门门门日日门门门门口口 口门 门门门门门门 门门门门门门门门门门 门口 口门门门门门 门口口口口口口口口口 口口 口口口口口口 口、 、 、、、.一户
本文编号：2804185
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH132.46
【图文】：
粘性底层1过渡层}对数律层夕+=5夕+=60图2一2近壁区示意图iny+2.3.2近壁区流动处理方法标准k一:模型、RNGk一;模型和Realizablek一:模型均仅适用于湍流充分发展的区域，对近壁面区，由于湍应力几乎不起作用，流动几乎是层流，不能用k一:模型求解，目前主要有两种方法进行处理，一是不直接对粘性影响比较明显的区域(粘性底层和过渡层)进行求解，而是用一组半经验的公式(即壁面函数)将壁面上的物理量与湍流核心区内的相应物理量联系起来，这就是壁面函数法柳 allFunction)。另一种是采用低雷诺数模型来求解粘性影响比较明显的区域，这就要求壁面区划分比较细密的网格，越靠近壁面，网格越细。对于大多数高雷诺数的流动，壁面函数法能充分节省计算资源，因为在近壁面粘性力影响区域，由于变量的变化太快，不需要求解，在划分网格时，不需要在壁面区加密
泵轮叶片数为20，涡轮叶片数为24，叶片厚度均为3mm，叶片前倾30度，由于泵轮叶片形状不一、流道为曲面等复杂的几何结构，采用通用建模软件UG来建立初始的几何模型，如图3一2所示。(a)伪)(e)图3一2液力减速器实体模型(其中(a)为涡轮，伪)为泵轮，(c)为壳体)建立几何模型后还必须进行一定的简化处理后，才能进行网格划分。模型中由于泵轮20片叶片中有10片是直叶片，另外10片为曲面叶片，且相互间隔分布，故不能使用周期性取一个流道计算，可以取泵轮两个流道和涡轮的一个流道来做周期计算，本文为更形象真实，采用取出所有流道的方法来进行计算。为了划分网格的方便
武汉理工大学硕士学位论文的流道模型如图3一3所示。图3一3泵轮与涡轮周期流道图在抽取的流道模型中，泵轮和涡轮的接触面必须在同一个平面上，以保证工作介质在流道中的连续性。3.2.3网格模型的生成网格是CFD模型的几何表达形式，也是模拟和分析的载体。计算网格的划分是数值模拟中最为耗时的部分，同时网格的质量对计算精度和稳定性有很大影响，较差的网格质量会影响计算的精度，甚至导致计算的发散。网格可分为结构网格和非结构网格两大类，结构网格 (StructuredGrid)中节点排列有序、邻点间关系明确，对于复杂的几何区域，结构网格是分块构造的，这就形成了块结构网格(Block一s加 cturedGrid)，如图所示，图3一为结构网格、图3一为块结构网格。 rrrrr下下下下「「「「月月日日:::二 二七七七七忙忙忙忙训训日日仁 仁仁仁 rrrrrrrrr日日口口口口口口口口口口 口 }}}}}口 口口 口口口口口口 口口口口口口口口口口馨 馨门 门门门门门门 门口口口口口口口口口 口口 口口口口口曰 曰口口口口口口口口口 口 口 口 口 口「「「「「「「口口日日 日口 口口口曰曰曰 曰门门门日日门门门门口口 口门 门门门门门门 门门门门门门门门门门 门口 口门门门门门 门口口口口口口口口口 口口 口口口口口口 口、 、 、、、.一户
【参考文献】
相关期刊论文 前8条
1 时军,过学迅;车用液力减速制动器的现状与发展趋势[J];车辆与动力技术;2001年04期
2 王峰;阎清东;乔建刚;;液力减速器制动性能的计算方法[J];起重运输机械;2006年05期
3 袁建平,袁寿其,何志霞,黄良勇,刘厚林;离心泵内部流动测试研究进展[J];农业机械学报;2004年04期
4 鲁毅飞,颜和顺,项昌乐,闫清东;车用液力减速器制动性能的计算方法[J];汽车工程;2003年02期
5 过学迅,时军;车辆液力减速制动器设计和试验研究[J];汽车工程;2003年03期
6 王峰;闫清东;马越;王书灵;;基于CFD技术的液力减速器性能预测研究[J];系统仿真学报;2007年06期
7 常思勤;三维流动数值模拟中网格划分方法的研究[J];武汉汽车工业大学学报;1998年02期
8 杨凯华,阎清东;车辆液力减速器仿真计算研究[J];液压与气动;2002年07期
相关硕士学位论文 前1条
1 李雪松;车辆液力减速器三维流场分析与特性计算[D];吉林大学;2006年
本文编号：2804185
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