本文關(guān)鍵詞：大功率液力變矩器三維流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算與分析

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【摘要】：液力行星齒輪復(fù)合傳動(dòng)裝置具有傳動(dòng)功率大、效率高、相比于調(diào)速型液力偶合器高效調(diào)速范圍寬等特點(diǎn)，應(yīng)用于大功率離心式的泵、風(fēng)機(jī)等需要進(jìn)行流量調(diào)節(jié)的大型設(shè)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(yīng)用。然而，國(guó)內(nèi)的這一高效調(diào)速傳動(dòng)裝置技術(shù)尚不成熟，同類產(chǎn)品主要依賴于國(guó)外進(jìn)口。液力行星齒輪復(fù)合傳動(dòng)裝置涉及多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其中，導(dǎo)葉可調(diào)式液力變矩器是該傳動(dòng)裝置的重要液力調(diào)控元件。工作于液力行星齒輪復(fù)合傳動(dòng)裝置中的可調(diào)式液力變矩器通常為上千千瓦的功率等級(jí)，而這種大功率的液力變矩器在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用也很少見(jiàn)。本文以曾經(jīng)應(yīng)用于挖泥船的LB46型液力變矩器為參考基型，采用相似設(shè)計(jì)的方法，針對(duì)某一典型應(yīng)用實(shí)例初步確定大功率液力變矩器的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)，并利用數(shù)值模擬方法對(duì)其特性進(jìn)行相應(yīng)預(yù)測(cè)及軸向力的相關(guān)分析，為液力行星齒輪復(fù)合傳動(dòng)裝置的研發(fā)以及今后類似大功率可調(diào)液力變矩器的開(kāi)發(fā)提供一定的參考。 本文首先對(duì)應(yīng)用于流場(chǎng)數(shù)值模擬中的流體力學(xué)基本方程以及數(shù)值計(jì)算的離散方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，分別給出了目前被廣泛應(yīng)用的兩方程湍流模型的輸運(yùn)方程，并對(duì)這些湍流模型的適用范圍進(jìn)行了探討。本文還對(duì)國(guó)內(nèi)外研究液力變矩器流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行了概括和總結(jié)，得到了進(jìn)行液力變矩器流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算的一般設(shè)置過(guò)程和方法，以LB46型液力變矩器為例，詳細(xì)介紹了適用于離心渦輪液力變矩器流場(chǎng)數(shù)值模擬的過(guò)程和方法。 本文分別用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型和SST模型對(duì)LB46型液力變矩器的流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過(guò)對(duì)以上兩種湍流模型數(shù)值計(jì)算結(jié)果的對(duì)比與分析，確定了適合用于離心渦輪液力變矩器流場(chǎng)數(shù)值模擬的湍流模型。同時(shí)對(duì)偏離設(shè)計(jì)工況下的數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在的誤差進(jìn)行了相應(yīng)分析。利用與LB46相同的數(shù)值模擬過(guò)程和方法并選用SST模型對(duì)基于相似設(shè)計(jì)的大功率液力變矩器LB830的特性進(jìn)行了預(yù)測(cè)與分析。 本文分別介紹了液力變矩器軸向力的傳統(tǒng)計(jì)算方法和數(shù)值模擬計(jì)算方法，針對(duì)于大功率液力變矩器LB830，對(duì)其泵輪和渦輪所受軸向力進(jìn)行了相應(yīng)的計(jì)算，，并將兩種方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，闡明了液力變矩器軸向力的傳統(tǒng)計(jì)算方法存在局限性，使計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生了較大誤差。通過(guò)對(duì)葉輪內(nèi)外流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算，得到了泵輪和渦輪軸向力隨工況變化的趨勢(shì)，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(guò)對(duì)不同導(dǎo)葉開(kāi)度下泵輪和渦輪軸向力的數(shù)值計(jì)算，得到了循環(huán)流量的變化對(duì)泵輪和渦輪軸向力所產(chǎn)生的影響。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH137.332

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