背载叶形液力缓速器叶栅系统参数优化

发布时间：2017-09-12 18:45

  本文关键词：背载叶形液力缓速器叶栅系统参数优化

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【摘要】：液力缓速器主要由工作腔、散热系统、进气系统以及电子控制等装置组成,工作原理是通过液力制动将车辆动能转化为工作腔中油液热能,具有车辆高速行驶时产生的制动转矩大、提高车辆长时间连续制动时的安全性、延长行车制动器的使用寿命、提高制动舒适性和环保性能的特点,目前在现代车辆制动系统得到广泛运用。国内对液力缓速器内部流场的研究还不够深入,尤其是缺少提高制动效率和降低泵气损失方面的研究,因此本文提出液力缓速器曲形叶片设计的方法,针对制动效率和泵气损失问题,基于叶栅系统造型设计及优化方法展开研究,建立了灵活性高、适应性好的集成式设计体系,对提高液力缓速器的性能研究具有重要意义,最终实现提高制动力矩和降低泵气损失的目的。本篇论文的研究工作主要分为下列几点:(1)基于液力缓速器叶片形状的几何特点,建立液力缓速器循环圆设计模型,结合直叶形流道损失分析、相似理论、束流理论、控制流理论和背载叶形理论,提出了液力缓速器采用弯曲背载叶形的设计方法;(2)针对曲形背载叶片叶栅系统设计,利用贝塞尔曲线进行液力缓速器叶片背面曲线的构造,并且分为升段和降段的两条三次贝塞尔曲线进行构造,而腹面曲线则采用几何建模的方式,提高叶片整体的优化程度,建立液力缓速器叶栅系统参数化设计模型;(3)构建了几何建模、网格划分、三维流场计算于一体以CFD内流场分析为核心的叶栅系统优化设计体系,基于三维流场仿真技术,以叶形包角与圆弧半径为设计变量作为优化参数,实现液力缓速器叶栅设计从一维束流理论到三维流动设计的进化转变,选用多岛遗传算法在近似曲面上寻取最优解,最终得到最优解;(4)利用叶栅系统优化设计体系,结合内流场数值模拟的方法对背载叶片优化设计,对比优化前后液力缓速器循环流动能量和制动特性,优化方案对不同转速的制动转矩系数和制动转矩均有一定程度的提高,内流损失得到明显改善,制动性能得到明显提高。
【关键词】：液力缓速器 背载叶型 流场分析 参数优化
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 液力缓速器国内外研究现状及发展前景9-11
• 1.1.1 国外液力缓速器研究现状9-10
• 1.1.2 国内液力缓速器研究现状10
• 1.1.3 液力缓速器的发展前景10-11
• 1.2 液力缓速器概述11-16
• 1.2.1 液力缓速器的组成结构与工作原理11-12
• 1.2.2 液力缓速器类型12-14
• 1.2.3 液力缓速器的优缺点14-16
• 1.3 本文研究的主要内容16-17
• 第二章 液力缓速器叶栅系统设计17-23
• 2.1 液力缓速器设计流程17-18
• 2.2 基于CFD的叶栅优化设计方法18-20
• 2.3 设计系统基本组成20-21
• 2.4 本章小结21-23
• 第三章 叶栅系统参数化设计23-51
• 3.1 系统参数化设计的基本方法23-29
• 3.1.1 束流设计理论24-28
• 3.1.2 循环圆设计方法28-29
• 3.2 叶片参数化三维建模29-34
• 3.2.1 直叶型流道损失分析30-31
• 3.2.2 贝赛尔曲线建模31-32
• 3.2.3 叶片三维建模32-34
• 3.3 叶片参数化设计与建模34-47
• 3.3.1 控制流叶型设计35-37
• 3.3.2 背载叶形设计37-39
• 3.3.3 叶片背面曲线建模39-45
• 3.3.4 叶片腹面曲线建模45-47
• 3.4 模型可信度分析47-49
• 3.5 本章小结49-51
• 第四章 基于CFD的叶栅系统参数优化设计51-63
• 4.1 背载叶片液力缓速器三维模型51-53
• 4.2 基于CFD的特性预测方法53-58
• 4.2.1 网格划分53-54
• 4.2.2 网格独立性分析54-56
• 4.2.3 全流道瞬态流场计算56-58
• 4.3 参数优化设计58-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 液力缓速器结构参数优化及分析63-69
• 5.1 液力缓速器结构参数的评价63-64
• 5.2 内流场参数优化结果对比分析64-65
• 5.2.1 循环流动速度优化分析64
• 5.2.2 循环流动湍流优化分析64-65
• 5.3 基于传统方案与优化方案的液力缓速器性能对比65-67
• 5.3.1 制动转矩对比分析65-66
• 5.3.2 制动转矩系数的对比分析66-67
• 5.4 本章小结67-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 全文总结69-70
• 6.2 展望70-71
• 致谢71-73
• 参考文献73-77
• 攻读学位期间取得的研究成果77

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