基于瞬态流场分析的YJ系统液力变矩器性能预测

摘要

为了分析液力变矩器的流场特性,本文对YJ某型液力变矩器进行建模和数值模拟。模型采用多叶排全流道的瞬态几何模型,仿真得出的数据和实测力矩数据进行对比,结果表明应用多叶排流道全流道的几何模型具有较高的准确性和可靠性。主要内容包括：⑴介绍了液力变矩器的发展历史、应用范围、传动原理及研究现状。⑴分析计算流体力学的基本流动方程以及湍流的模型理论。⑶用PROE软件对液力变矩器进行三维实体造型,获得液力变矩器各个工作轮流场模型,然后使用GAMBIT进行网格划分前处理,得到理想的离散网格。⑷对流道进行一些假设,在FLUENT中设置边界条件,选择合适的湍流模型以及解算模型,设置收敛条件,调整松弛因子,并进行了各个工况下的流场的数值计算。⑸据FLUENT计算结果,分析在二个典型工况下,各个工作轮流道的速度和压力分布、进口面流线特征。针对其分布特点,分别对泵轮、涡轮、导轮提出一些改进方案。并且对变矩器流场进行了综合分析。⑹数值模拟液力变矩器内流场,并与试验结果相对照,验证分析数值模拟准确性,深刻揭示液力变矩器内流场特征形态及工作机理;⑺全文进行总结。本课题的研究突破了原有一元束流设计理论,可以缩短设计周期、减少试验次数、提高设计精度、改善产品的传动效率,对新产品设计开发和现有产品改型提供强有力的技术支撑。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

第一章 绪论

1.1 液力传动概述

1.2 论文的选题背景及意义

1.3 液力传动在国内外的应用

1.4 论文主要研究的内容及创新点

第二章 液力变矩器工作原理与特性分析

2.1 液力变矩器的工作原理

2.2 液力变矩器的特性

2.2.1 液力变矩器的内特性

2.2.2 液力变矩器的原始特性

2.3 动态数学模型简化

2.4 液力变矩器基本性能的评价和分析

第三章 液力变矩器几何参数计算

3.1 液力传动基础方程

3.1.1 流体在叶轮中的运动

3.1.2 理想液体及实际液体运动微分方程

3.1.3 叶片式水力机械的基本方程式

3.1.4 速度的计算

3.1.5 液体与叶轮的相互作用力矩

3.2 环量分配法

3.3 等角射影法

3.3.1 投影于单圆柱面的等角射影法

3.3.2 投影于多圆柱面展开的等角射影法

第四章 液力变矩器内流场数值模拟

4.1 基本假设

4.2 液力变矩器模型

4.3 模型的网格划分

4.3.1 结构化网格生成技术

4.3.2 非结构化网格生成技术

4.3.3 混合网格生成技术

4.4 GAMBIT中建模

4.5 湍流模型的选择

4.5.1 RNG k-ε模型

4.5.2 流场的算法

4.6 求解器的设置和边界条件

4.7 收敛准则及计算过程

4.8 仿真结果

4.9 流场计算结果分析

4.9.1 泵轮流场分析

4.9.2 涡轮叶片分析

4.9.3 导轮的叶片分析

4.10 小结

第五章 液力变矩器对比试验

5.1 液力变矩器试验概况

5.1.1 液力变矩器性能试验台简介

5.1.2 外特性试验

5.1.3 内特性试验

5.1.4 轨迹法

5.1.5 杨氏条纹法

5.1.6 灰度分布图像相关法

5.2 性能试验

5.3 结论

第六章 基本参数的计算及其优化模型

6.1 液力变矩器工作轮参数优化的数学模型

6.2 液力变矩器工作轮参数优化的方法实现

6.3 液力变矩器工作轮参数优化

6.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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