基于内特性分析的液力变矩器效率研究

摘要

在汽车制造、矿山机械、化工、工程机械、冶金、石油、军工等领域液力变矩器以其独特的优越性得到了广泛应用。最简单的液力变矩器是由泵轮、涡轮及导轮组成。泵轮、涡轮、导轮称工作轮。由发动机驱动泵轮使液体在流道里流动，把机械能转换成液体能(主要是动能，其次为压能)，获得了液体能的液体由泵轮出口高速进入涡轮的入口和流道，再由涡轮出口流出。在此过程中液体把能量传递给涡轮，使涡轮输出力矩，带动负载，并且它输出的力矩和转速可随负载变化自动地作相应的变化。由涡轮流出的液体(此时能量较低)再流入与机架固定在一起不转动的导轮，经导轮变换液流方向后又流入泵轮。液力变矩器的泵轮、涡轮、导轮的叶片形状是十分重要的，对液力变矩器的内部特性、外部特性以及对其传动效率起到了至关重要的作用。故需要分析不同工况下液力变矩器的内部流场特性，找出影响其效率的主要因素。本文取主要的三个工况对液力变矩器进行计算。三个工况分别为在启动工况下(即传动比为0)，中间工况(即传动比为0.4)，最高效率工况(即传动比为0.8)，结合通过公式计算得出的泵轮进口速度值，通过CFD软件计算出泵轮流道的出口压力，利用速度进口和压力出口条件分别对三个工作轮进行流场仿真，通过仿真内部流场的速度矢量图和压力云图分析其内部流场，分析影响液力变矩器效率的主要因素所在。
　　 本研究利用流体力学的基本理论，对液力变矩器的性能进行分析，推导基本计算关系式。利用三维建模软件pro/e对液力变矩器整体建立模型，以及三个工作轮的流道分别进行建模，将建立的流道模型通过fluent软件来进行其内部流场的仿真分析。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

声明

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液力变矩器的外特性

2.2.2液力变矩器的原始特性

2.2.3液力变矩器的全特性

2.2.4液力变矩器的输入特性

2.3液力变矩器的特性评价

2.3.1变矩性能

2.3.2自动适应性

2.3.3经济性能

2.3.4负载特性

2.3.5透穿性能

2.3.6能容性能

2.4本章小结

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

3.2.1泵轮叶片分析

3.2.2涡轮叶片分析

3.2.3导轮的叶片分析

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

3.4液力变矩器内流场模型

3.4.1基本假设

3.4.2模型的建立

3.4.3液力变矩器流场计算模型的边界条件

3.5收敛准则

3.6计算步骤

3.7本章小结

第四章液力变矩器内流场数值模拟

4.1液力变矩器三维流动计算

4.2有限体积法的基本原理

4.3仿真计算模型的网格划分

4.4湍流模型的选择

4.5流场的数值计算结果分析

4.5.1泵轮流场分析

4.5.2涡轮流场分析

4.5.3导轮流场分析

4.6本章小结

第五章基本参数的计算及其优化模型

5.1液力变矩器工作轮参数优化的数学模型

5.2液力变矩器工作轮参数优化的方法实现

5.3液力变矩器工作轮参数优化

5.4本章小结

结论

参考文献

致谢

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