融合空化效应的液力缓速器结构参数多目标优化设计
发布时间：2023-03-11 08:37
液力缓速器作为汽车的辅助制动器,以其特有的液力缓速制动的优势在商用车领域得到广泛应用。然而其高转速工况下产生的空化侵蚀现象会导致流体传动的不连续,且加剧汽车传动系统的振动与噪声,严重影响系统的可靠性;此外,在空化侵蚀过程中气泡破裂冲击缓速器的固体壁面,会引起壁面疲劳破坏,从而缩短液力缓速器的使用寿命。针对上述问题本文以某缓速器参考样机为研究对象,进行液力缓速器瞬态耦合流场的空化机理研究,并以此为基础,对液力缓速器结构参数进行多目标优化设计。本文主要研究内容如下:1.进行液力缓速器瞬态耦合空化流场数值计算方法研究,针对液力缓速器空化过程中的气液两相流瞬态流动,引入目前先进的Hybrid RANS/LES湍流模型计算空化流场;以制动转矩的预测误差为准则进行模型验证,并对不同湍流模型的流场模拟结果进行比较分析。2.以Hybrid RANS/LES中计算精准的SBES(应力混合涡模拟)湍流模型为理论基础进行液力缓速器瞬态耦合空化演变分析研究,探究液力缓速器的空化侵蚀机理及空化流场重要物理量的瞬态演变规律。3.以瞬态耦合空化流场机理研究为基础,进行液力缓速器结构参数多目标优化设计。优化过程中,选...
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 汽车液力缓速器概述
1.2.1 液力缓速器结构和工作原理
1.2.2 液力缓速器工作模式
1.2.3 液力缓速器优缺点
1.3 液力缓速器国内外研究现状
1.3.1 液力缓速器产品国外研究现状
1.3.2 液力缓速器产品国内研究现状
1.3.3 液力缓速器湍流场国内外研究现状
1.3.4 液力缓速器结构参数优化研究现状
1.4 主要研究内容
第2章 液力缓速器气液两相流数值模拟计算方法
2.1 湍流的数值模拟方法概述
2.2 湍流数值模拟数学模型
2.2.1 基本控制方程
2.2.2 雷诺时均法模型
2.2.3 尺度解析法模型
2.3 空化数值模拟数学模型
2.3.1 VOF模型
2.3.2 气泡动力学模型
2.3.3 空化模型
2.4 本章小结
第3章 液力缓速器瞬态耦合流动空化机理研究
3.1 液力缓速器空化流场数值计算
3.1.1 三维实体模型及相关参数
3.1.2 全流道网格模型
3.1.3 边界条件
3.1.4 流场数值解法
3.2 缓速器空化流场验证与分析
3.2.1 湍流模型验证
3.2.2 速度分量比较分析
3.2.3 湍流数据比较分析
3.2.4 弦面涡量比较分析
3.3 液力缓速器空化流场瞬态行为分析
3.3.1 典型节面空化流场瞬态压力演变分析
3.3.2 典型节面空化流场瞬态气泡体积分数演变分析
3.3.3 典型时刻轴面不同位置空化流场行为分析
3.3.4 湍流流动瞬态变化行为分析
3.4 转子和定子叶片温度变化分析
3.5 本章小结
第4章 融合空化效应的液力缓速器结构参数多目标优化
4.1 多目标优化参数和优化目标选取分析
4.2 液力缓速器优化参数设计及优化流程
4.3 多目标优化基本理论
4.3.1 实验设计方法
4.3.2 近似建模方法
4.3.3 多目标优化算法
4.4 代理模型构建及优化算法设定
4.4.1 设计变量与约束条件
4.4.2 目标函数
4.4.3 代理模型
4.4.4 NSGA-Ⅱ多目标优化算法设定
4.5 优化结果
4.6 本章小结
第5章 液力缓速器结构参数多目标优化历程分析
5.1 设计变量对优化目标的影响分析
5.1.1 各结构参数对优化目标的灵敏度分析
5.1.2 各结构参数对优化目标的主效应分析
5.2 NSGA-Ⅱ多目标优化过程分析
5.2.1 Pareto解集分析
5.2.2 多目标优化搜索过程分析
5.3 优化前后流场分析
5.3.1 优化前后流场压力分析
5.3.2 优化前后流场气泡体积分数分析
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文总结
6.2 研究展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
本文编号：3759551
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 汽车液力缓速器概述
1.2.1 液力缓速器结构和工作原理
1.2.2 液力缓速器工作模式
1.2.3 液力缓速器优缺点
1.3 液力缓速器国内外研究现状
1.3.1 液力缓速器产品国外研究现状
1.3.2 液力缓速器产品国内研究现状
1.3.3 液力缓速器湍流场国内外研究现状
1.3.4 液力缓速器结构参数优化研究现状
1.4 主要研究内容
第2章 液力缓速器气液两相流数值模拟计算方法
2.1 湍流的数值模拟方法概述
2.2 湍流数值模拟数学模型
2.2.1 基本控制方程
2.2.2 雷诺时均法模型
2.2.3 尺度解析法模型
2.3 空化数值模拟数学模型
2.3.1 VOF模型
2.3.2 气泡动力学模型
2.3.3 空化模型
2.4 本章小结
第3章 液力缓速器瞬态耦合流动空化机理研究
3.1 液力缓速器空化流场数值计算
3.1.1 三维实体模型及相关参数
3.1.2 全流道网格模型
3.1.3 边界条件
3.1.4 流场数值解法
3.2 缓速器空化流场验证与分析
3.2.1 湍流模型验证
3.2.2 速度分量比较分析
3.2.3 湍流数据比较分析
3.2.4 弦面涡量比较分析
3.3 液力缓速器空化流场瞬态行为分析
3.3.1 典型节面空化流场瞬态压力演变分析
3.3.2 典型节面空化流场瞬态气泡体积分数演变分析
3.3.3 典型时刻轴面不同位置空化流场行为分析
3.3.4 湍流流动瞬态变化行为分析
3.4 转子和定子叶片温度变化分析
3.5 本章小结
第4章 融合空化效应的液力缓速器结构参数多目标优化
4.1 多目标优化参数和优化目标选取分析
4.2 液力缓速器优化参数设计及优化流程
4.3 多目标优化基本理论
4.3.1 实验设计方法
4.3.2 近似建模方法
4.3.3 多目标优化算法
4.4 代理模型构建及优化算法设定
4.4.1 设计变量与约束条件
4.4.2 目标函数
4.4.3 代理模型
4.4.4 NSGA-Ⅱ多目标优化算法设定
4.5 优化结果
4.6 本章小结
第5章 液力缓速器结构参数多目标优化历程分析
5.1 设计变量对优化目标的影响分析
5.1.1 各结构参数对优化目标的灵敏度分析
5.1.2 各结构参数对优化目标的主效应分析
5.2 NSGA-Ⅱ多目标优化过程分析
5.2.1 Pareto解集分析
5.2.2 多目标优化搜索过程分析
5.3 优化前后流场分析
5.3.1 优化前后流场压力分析
5.3.2 优化前后流场气泡体积分数分析
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文总结
6.2 研究展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
本文编号：3759551
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