本文關(guān)鍵詞：限矩型液力偶合器多流動域流場及參數(shù)優(yōu)化研究

  更多相關(guān)文章： 限矩型液力偶合器 多流動域流場 臺架試驗 特性預測 多目標優(yōu)化

【摘要】：限矩型液力偶合器因其功能可靠,價格低廉,使用維護簡單在工業(yè)機械設(shè)備中得到廣泛應用,各類限矩型偶合器均具有改善傳動品質(zhì)和節(jié)約能源的特性。隨著工業(yè)領(lǐng)域的機械設(shè)備向大功率、大慣量、高轉(zhuǎn)速方向發(fā)展,對與之相匹配的限矩型液力偶合器產(chǎn)品的性能提出了更高的要求。而國內(nèi)對限矩型液力偶合器的開發(fā)研究基本上是在福伊特產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進行改進,缺乏自主研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù),同時關(guān)于限矩型液力偶合器的理論研究較少,對其三維兩相流動機理研究的不夠深入。本文從限矩型液力偶合器數(shù)值計算方法、多流動域內(nèi)部流動機理分析及特性預測、臺架試驗和多目標優(yōu)化等方面對循環(huán)圓直徑為560mm、帶有前后輔腔的限矩型液力偶合器進行了較為系統(tǒng)的研究。主要的研究工作和結(jié)論如下:1.限矩型液力偶合器流場分析方法在液力偶合器CFD仿真計算過程中,湍流模型與兩相流模型對于計算結(jié)果的影響較大。比較DNS模型、LES模型和標準k-?模型三種湍流模型對液力偶合器流場計算結(jié)果和計算周期的影響,選取標準k-?模型作為液力偶合器仿真計算的湍流模型。分析兩相流模型VOF模型、MIX模型和Euler模型的適應性和優(yōu)缺點,選用VOF模型對液力偶合器的環(huán)流特性進行分析,選用MIX模型對液力偶合器的壓力、速度流場進行分析,并對其特性進行預測。2.限矩型液力偶合器多流動域數(shù)值計算及結(jié)果分析限矩型液力偶合器的工作腔、前輔腔以及后輔腔形成一個多流域,工作液體通過在多流域內(nèi)改變環(huán)流形態(tài)從而達到限矩的目的。為研究其環(huán)流形態(tài)和流動機理,建立限矩型液力偶合器三維模型并抽取葉輪流道三維幾何模型劃分網(wǎng)格;進行CFD仿真計算。利用VOF模型追蹤液力偶合器氣液兩相分布界面,分析其在不同充液率、三種典型工況下的軸面、葉片壓力面和葉片吸力面的環(huán)流形態(tài),利用MIX模型獲得液力偶合器流場速度、壓力分布,分析液力偶合器多流動域耦合流動機理,并計算其原始特性。3.限矩型液力偶合器臺架試驗研究在液力傳動試驗臺上對限矩型液力偶合器進行試驗測試,分別測得三個充液率(q=40%、q=62.5%和q=80%)、轉(zhuǎn)速比i(28)0~i(28)96.0之間的19個工況的轉(zhuǎn)矩值,將轉(zhuǎn)矩值進行處理擬合出液力偶合器原始特性曲線,與MIX模型計算獲得的仿真原始特性曲線進行對比,分析MIX模型對限矩型液力偶合器特性預測的準確性。4.限矩型液力偶合器多目標優(yōu)化設(shè)計為獲得更好的性能,對液力偶合器結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。影響限矩型液力偶合器性能的參數(shù)較多,由傳統(tǒng)設(shè)計方法得到的參數(shù)方案不一定能達到液力偶合器的最佳性能,所以需要對參數(shù)進行整體優(yōu)化尋找最優(yōu)的參數(shù)方案。以液力偶合器的過載系數(shù)和泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)為目標函數(shù),選定設(shè)計變量,給出相應的約束條件,選擇拉丁超立方實驗方法選取實驗樣本點和檢測樣本點,利用徑向基函數(shù)模型(RBF)構(gòu)建代理模型,選擇NSGAII非支配排序遺傳算法進行優(yōu)化計算。對比優(yōu)化前后限矩型液力偶合器的過載系數(shù)和泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù),說明優(yōu)化后的限矩型液力偶合器的過載保護能力增強,傳遞轉(zhuǎn)矩的能力適當。
【關(guān)鍵詞】：限矩型液力偶合器 多流動域流場 臺架試驗 特性預測 多目標優(yōu)化
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH137.331
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 選題背景及研究目的與意義12-14
• 1.2 國內(nèi)外液力偶合器研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 主要研究內(nèi)容19-22
• 第2章 液力偶合器流場分析理論與方法22-34
• 2.1 基本控制方程22-23
• 2.2 湍流模型選取23-28
• 2.3 兩相流模型選取28-32
• 2.3.1 氣液兩相流型概述28-29
• 2.3.2 氣液兩相流模型的選取29-32
• 2.4 多流動區(qū)域耦合算法32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 限矩型液力偶合器多流動域流場特性預測34-52
• 3.1 限矩型液力偶合器多流動域34-35
• 3.1.1 限矩型液力偶合器多流動域定義34
• 3.1.2 限矩型液力偶合器工作原理34-35
• 3.2 限矩型液力偶合器多流域流場計算35-42
• 3.2.1 限矩型液力偶合器特性預測流程35-36
• 3.2.2 三維幾何模型及流道模型36-38
• 3.2.3 流道網(wǎng)格模型及網(wǎng)格無關(guān)性驗證38-40
• 3.2.4 邊界條件設(shè)置40-42
• 3.3 多流動區(qū)域流場分析42-49
• 3.3.1 基于VOF模型的流場分析42-46
• 3.3.2 基于MIX模型的流場分析46-49
• 3.4 限矩型液力偶合器原始特性計算49-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第4章 限矩型液力偶合器臺架試驗52-62
• 4.1 限矩型液力偶合器試驗52-56
• 4.1.1 試驗目的52
• 4.1.2 試驗臺系統(tǒng)組成52-54
• 4.1.3 試驗方案與流程54-56
• 4.2 試驗結(jié)果與仿真結(jié)果對比56-59
• 4.3 限矩型液力偶合器性能分析59-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第5章 限矩型液力偶合器參數(shù)優(yōu)化62-80
• 5.1 多目標優(yōu)化模型構(gòu)建基礎(chǔ)62-66
• 5.1.1 Pareto解62
• 5.1.2 實驗設(shè)計方法62-63
• 5.1.3 優(yōu)化算法63-64
• 5.1.4 代理模型構(gòu)建方法64-65
• 5.1.5 代理模型精度檢測65-66
• 5.2 代理模型的構(gòu)建66-74
• 5.2.1 設(shè)計變量和約束條件66-67
• 5.2.2 目標函數(shù)67-68
• 5.2.3 代理模型68-74
• 5.3 優(yōu)化計算及優(yōu)化前后液力偶合器性能對比分析74-77
• 5.3.1 優(yōu)化及計算結(jié)果分析74-76
• 5.3.2 優(yōu)化前后液力偶合器性能對比76-77
• 5.4 本章小結(jié)77-80
• 第6章 結(jié)論與展望80-82
• 6.1 結(jié)論80-81
• 6.2 展望81-82
• 參考文獻82-88
• 作者簡介及在學期間所取得的科研成果88-89
• 致謝89

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