本文關鍵詞：大功率液力變矩器三維流場數(shù)值計算與分析

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【摘要】：液力行星齒輪復合傳動裝置具有傳動功率大、效率高、相比于調速型液力偶合器高效調速范圍寬等特點，應用于大功率離心式的泵、風機等需要進行流量調節(jié)的大型設備上，節(jié)能效果顯著，因而在電廠、石油、化工等行業(yè)得到廣泛應用。然而，國內(nèi)的這一高效調速傳動裝置技術尚不成熟，同類產(chǎn)品主要依賴于國外進口。液力行星齒輪復合傳動裝置涉及多項關鍵技術，其中，導葉可調式液力變矩器是該傳動裝置的重要液力調控元件。工作于液力行星齒輪復合傳動裝置中的可調式液力變矩器通常為上千千瓦的功率等級，而這種大功率的液力變矩器在國內(nèi)的應用也很少見。本文以曾經(jīng)應用于挖泥船的LB46型液力變矩器為參考基型，采用相似設計的方法，針對某一典型應用實例初步確定大功率液力變矩器的基本結構參數(shù)，并利用數(shù)值模擬方法對其特性進行相應預測及軸向力的相關分析，為液力行星齒輪復合傳動裝置的研發(fā)以及今后類似大功率可調液力變矩器的開發(fā)提供一定的參考。 本文首先對應用于流場數(shù)值模擬中的流體力學基本方程以及數(shù)值計算的離散方法進行了簡單介紹，分別給出了目前被廣泛應用的兩方程湍流模型的輸運方程，并對這些湍流模型的適用范圍進行了探討。本文還對國內(nèi)外研究液力變矩器流場的數(shù)值計算方法進行了概括和總結，得到了進行液力變矩器流場數(shù)值計算的一般設置過程和方法，以LB46型液力變矩器為例，詳細介紹了適用于離心渦輪液力變矩器流場數(shù)值模擬的過程和方法。 本文分別用標準k-ε模型和SST模型對LB46型液力變矩器的流場進行了數(shù)值模擬，通過對以上兩種湍流模型數(shù)值計算結果的對比與分析，確定了適合用于離心渦輪液力變矩器流場數(shù)值模擬的湍流模型。同時對偏離設計工況下的數(shù)值模擬結果與實驗結果存在的誤差進行了相應分析。利用與LB46相同的數(shù)值模擬過程和方法并選用SST模型對基于相似設計的大功率液力變矩器LB830的特性進行了預測與分析。 本文分別介紹了液力變矩器軸向力的傳統(tǒng)計算方法和數(shù)值模擬計算方法，針對于大功率液力變矩器LB830，對其泵輪和渦輪所受軸向力進行了相應的計算，，并將兩種方法的計算結果進行了對比，闡明了液力變矩器軸向力的傳統(tǒng)計算方法存在局限性，使計算結果產(chǎn)生了較大誤差。通過對葉輪內(nèi)外流場的數(shù)值計算，得到了泵輪和渦輪軸向力隨工況變化的趨勢，并分析了泵輪和渦輪總體軸向力隨工況變化的主要影響因素。通過對不同導葉開度下泵輪和渦輪軸向力的數(shù)值計算，得到了循環(huán)流量的變化對泵輪和渦輪軸向力所產(chǎn)生的影響。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH137.332

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