液力变矩器导轮流场数值模拟与试验

利用CFD分析软件对W305型液力变矩器的内部流场进行了仿真计算。采用混合平面理论处理旋转速度不同的各叶轮之间的相互作用。基于仿真计算结果,重点分析了导轮内流场的速度和压力分布情况,并将导轮内流场计算结果与试验结果进行了对比分析,结果表明流场计算结果具有较高的精度。     

基于粒子图像测速技术的液力变矩器涡轮内流场测试与分析

液力变矩器是自动变速器的主要部件,其在乘用车、载重汽车、公共汽车和机车上的应用广泛。液力变矩器内部流动特性影响其外部性能,为了深入研究其内部流动特性,基于粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)技术对液力变矩器涡轮内流场进行试验研究。采用帧频为1 000帧/s的CCD高速相机,在不同工况下(输入与输出的转速比分别取0、0.3、0.5、0.7)采集不同粒子直径、不同粒子浓度下的流动图像,经过图像预处理,对连续两帧图像进行互相关计算,获得涡轮径向切面的速度场和涡量场。通过对流场分布结构和流动区域上复杂流动现象的对比分析,发现投入流场中粒子浓度越高(1 500mL蒸馏水中投入2.4 g粒子)、粒子直径越小(10μm)时,识别并提取流动区域上的流动参数越丰富,流速场和涡量场信息越可靠。液力变矩器内部高梯度流场分布结构和非均匀流速场分布导致出现多尺度涡旋和反向流等复杂流动现象,造成液力变矩器内部流动能量损耗,随转速比提高,涡轮流场结构趋于规律,能耗逐渐降低。该文试验测量与分析结果对于液力变矩器结构优化和性能提升提供了参考。     

液力偶合器部分充液流场数值模拟与特性计

利用CFD平台的滑动网格法与混合模型模拟液力偶合器流场的瞬态流动,得到偶合器内部速度与压力分布.总结了不同充液率下流场结构的变化及两相分布情况.基于速度、压力数值解计算了液力偶合器叶轮转矩,并计算出不同充液率下液力偶合器的原始特性.将性能预测结果与实验进行了对比分析,结果表明,数值模拟计算结果与实验结果吻合较好,基本反映了流道内部流动的基本特征.     

基于流场特性的液力缓速器叶栅角度优化设计

为了提高液力缓速器制动转矩系数,对液力缓速器内湍流流动进行了三维瞬态多相流数值模拟。通过对其内流场特性分析,发现液力缓速器工作流道的壁面脱离现象以及弦面内产生的涡旋区不利于恒定制动转矩的输出。针对这一问题,考虑到液力缓速器各结构参数之间的相关性,对多参数共同作用的内流场进行数值分析,优化叶栅参数。结果表明,通过分析多参数共同作用的流场来优化缓速器叶栅参数的方法比较合理;对液力缓速器叶片前倾角和叶片前缘倒角进行优化后,叶轮流道内存在的涡团和流动分离现象基本消失,制动转矩系数提高6%。     

液力耦合器三维瞬态流场大涡模拟与特性预测

采用大涡模拟、流动控制方程耦合求解法及多可动区域计算的滑动网格法,对液力耦合器内部瞬态三维流动控制方程组进行了耦合求解.对三维流场模拟结果进行深入分析,以进一步了解耦合器内部流动规律,优化设计其结构.同时,根据三维流场数值解计算了各个工况下液力耦合器叶轮转矩,进而预测其性能,将性能预测结果与实验结果进行比较,二者误差在7%以内,验证了大涡模拟方法及特性预测的准确,说明采用的液力耦合器流场的模拟方法具有良好的工程应用价值.     

不同扁平率无内环液力变矩器设计与性能分析

提出一种扁平化无内环液力变矩器,研究不同扁平率和有无内环对其性能的影响.采用基于椭圆的扁平循环圆设计方法,设计3种不同扁平率的无内环循环圆且叶形为空间扭曲的扁平化液力变矩器.利用CFD软件对不同扁平率的无内环变矩器进行数值模拟,分析了内部流场的压力和速度分布,得到了扁平率和有无内环对变矩器流场和性能的影响规律.     

基于互相关算法的液力偶合器内部流场分析

利用PIV技术对液力偶合器内部流场进行了试验测试.针对制动工况(i=0)下液力偶合器涡轮内部流场,以PIV图像连续帧的互相关算法提取其径向切面流速分布,实现了内部流场可视化与速度定量化测量.研究了制动工况下涡轮内部流场结构特征与分布规律,分析了反向流和二次流等现象产生的原因.结果表明,合理设计偶合器内部结构,可减少反向流和二次流的产生,降低了能量损失,提高了工作性能.     

轿车液力变矩器扁平率研究

为研究扁平率对液力变矩器性能的影响，提出了基于椭圆的循环圆设计方法，定义椭圆短轴与长轴比值为扁平率，设计出4种不同扁平率液力变矩器。利用CFD软件对不同扁平率液力变矩器内部瞬态流场和特性进行计算。深入分析了不同扁平率液力变矩器的内流场及性能。液力变矩器内部流动结构随扁平率变化而改变，如低速比工况涡轮叶片工作面高压区随扁平率下降而扩大，数值上却降低。流动结构的改变引起性能的变化，计算表明液力变矩器最高效率随扁平率减小而降低。适当减小扁平率可以提高起动变矩比，继续减小后将下降。适当减小扁平率也可以使低速比工况泵轮容量系数降低，泵轮将吸收更大功率。总体上，液力变矩器性能随扁平率减小而降低。     

液力传动研究现状分析与展望

综述了国内外近年来液力传动的研究进展和现状,包括基于CFD的液力传动元件内部三维流动的数值模拟,基于三维流场数值解的特性预测,以及采用粒子图像测速(PIV)等先进测试技术对液力元件内部复杂流动的实验研究等.提出未来应进行基于三维流动理论的叶片设计、流场的瞬态特性研究等.     

基于二次函数环量分配的液力变矩器叶片设计方法

提出了基于二次函数环量分配的液力变矩器叶片设计方法,并给出了应用实例.计算液力变矩器流道过流断面面积及建立三维实体模型后,与传统的等环量分配叶片设计法相比,在同等叶片加厚条件下,新方法设计出的叶形更合理,流道过流面积变化更为平缓.应用CFD软件计算了用2种方法设计叶片的液力变矩器的三维流场,基于三维流场数值解计算出液力变矩器的特性,并与传统设计方法设计的变矩器特性进行了对比分析.