扁平化液力变矩器内流场特性及导轮叶形研究

发布时间：2017-12-16 12:22

  本文关键词：扁平化液力变矩器内流场特性及导轮叶形研究

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【摘要】：液力变矩器是一种复杂的透平机械,其具有对外界载荷自适应性好及吸收传动系统扭振和冲击的优点。但是,自上世纪90年代以来,循环圆的宽度越来越小,由此带来的便是循环圆扁平化之后,引起了以导轮为主的各流道内冲击损失的增大,从而液力变矩器液力性能不断恶化,并且传递效率进一步降低。因此,针对导轮在整个液力变矩器工作中所起的至关重要的作用,对扁平化液力变矩器的内流场特性以及导轮叶形的不同设计对液力性能的影响研究具有至关重要的意义。本文在流体动力学的相关理论基础上,根据单流道及全流道模型的特点,分别对液力变矩器的稳态及非稳态求解方法进行了研究。此外,将数值模拟结果与外特性台架试验进行对比,验证了数值求解的准确性。借助前文合理的数值模拟方法,对直接影响液力变矩器性能及运行可靠性的两个重要内流场特性展开研究。首先,根据扁平化变矩器的特点,对内流场液力损失机理进行研究,发现了内流场二次流动是造成变矩器传递效率较低的主要原因;其次,借助滑移网格技术及RNG k-?湍流模型,对液力变矩器非定常内流场压力脉动特性进行了研究,分析了不同速比对内部压力脉动情况的影响,为研究液力变矩器非稳态湍流流动规律以及叶轮的振动响应和疲劳失效分析提供了理论依据。针对扁平化设计特点对导轮内部流动产生的不利影响,以W240B-SH型液力变矩器为原型,借助正交试验设计及数值模拟方法,从稳态角度,对导轮内流场及其叶形参数,包括进(出)口角、卷曲角、叶厚及叶形中弧线控制系数,对变矩器外特性及流场流动的影响展开了详细分析。最后,为了进一步优化导轮叶形参数,并且避免现有优化方法的不足,将前文正交试验结果与典型循环驾驶工况下液力变矩器外特性使用情况的统计分析相结合,提出以失速变矩比为优化目标,最高效率为约束条件的优化模型。优化结果表明,在最高效率保持在84%以上的基础上,装配了优化导轮叶片的液力变矩器,其失速变矩比大幅提高了10.83%,为液力变矩器未来的叶形参数分析与优化提供了参考依据。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.22

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本文编号：1296008