【摘要】：隨著傳統(tǒng)能源的日趨枯竭，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、節(jié)能降耗成為當(dāng)今工業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。調(diào)速型液力偶合器具有顯著的節(jié)能效果，在大型泵與風(fēng)機(jī)用量不斷增加的情況下，大功率調(diào)速型液力偶合器的應(yīng)用將會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。調(diào)速型液力偶合器具有啟動(dòng)平穩(wěn)、無級(jí)調(diào)速、減緩設(shè)備沖擊扭振等優(yōu)越性能。調(diào)速型液力偶合器是利用轉(zhuǎn)差進(jìn)行調(diào)速的，，存在轉(zhuǎn)差功率損失，這些損失的能量將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽构ぷ饕后w的溫度不斷升高。如果這些高溫工作液體不能得到及時(shí)冷卻，將使工作液體的物理性質(zhì)發(fā)生改變，如密度和黏度降低，進(jìn)而使傳動(dòng)能力下降，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致密封元件老化、漏油和滲油現(xiàn)象的發(fā)生。據(jù)調(diào)查，液力傳動(dòng)油溫度過高是調(diào)速型液力偶合器的常見故障之一。為了解決這一問題，本文以國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）專題課題“大型泵與風(fēng)機(jī)液力調(diào)速節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)研究（2007AA05Z256）”為依托，針對(duì)大功率調(diào)速型液力偶合器工作腔以及換熱器內(nèi)的流動(dòng)和換熱特性進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究，通過數(shù)值計(jì)算使其內(nèi)部流動(dòng)和換熱規(guī)律實(shí)現(xiàn)可視化，從而為液力偶合器的優(yōu)化設(shè)計(jì)、換熱器的匹配及改進(jìn)提供一定的理論基礎(chǔ)。本文的研究內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面： 1.調(diào)速型液力偶合器的熱流耦合研究 介紹了符合液力偶合器內(nèi)流體流動(dòng)與換熱特點(diǎn)的控制方程，將靜止坐標(biāo)系下的控制方程轉(zhuǎn)換到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，推導(dǎo)出用流場變量表示的能量方程，指出流場與溫度場的耦合關(guān)系。以YOCQZ465調(diào)速型液力偶合器為研究對(duì)象，對(duì)其工作腔內(nèi)流體的流動(dòng)與換熱進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。考慮到研究對(duì)象為三維黏性非穩(wěn)態(tài)的兩相湍流流動(dòng)傳熱，在建立控制方程組時(shí)，選取了連續(xù)性方程、動(dòng)量方程、能量方程，并采用k ε兩方程湍流模型封閉上述方程組。為了使仿真計(jì)算結(jié)果更加真實(shí)可靠，計(jì)算區(qū)域選取全流道模型，使用非結(jié)構(gòu)混合網(wǎng)格法生成了網(wǎng)格模型，并采用多流動(dòng)區(qū)域耦合算法中的滑移網(wǎng)格法對(duì)泵輪和渦輪流道進(jìn)行統(tǒng)一計(jì)算，該方法對(duì)復(fù)雜的流動(dòng)傳熱問題的數(shù)值研究具有一定的指導(dǎo)意義。 2.調(diào)速型液力偶合器的熱流耦合數(shù)值計(jì)算與分析 通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出熱電廠鍋爐給水泵用YOCQZ465調(diào)速型液力偶合器的最大轉(zhuǎn)差功率損失工況點(diǎn)為全充液，轉(zhuǎn)速比為0.667時(shí)，即（i=0.667,qc=100%）。對(duì)該工況點(diǎn)與典型牽引工況點(diǎn)（i=0.8,qc=80%）的液力偶合器工作腔流體的流動(dòng)換熱進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。通過對(duì)兩種工況下液力偶合器工作腔內(nèi)流體溫度場的計(jì)算，得出液力偶合器處于最大轉(zhuǎn)差功率損失工況點(diǎn)時(shí)內(nèi)部流體溫度較高的結(jié)論，證明了經(jīng)驗(yàn)公式的正確性。通過對(duì)兩種工況下液力偶合器全流道與流道切面的速度場、溫度場、壓力場、以及液相體積分布圖的分析與研究，指出調(diào)速型液力偶合器在全充液和部分充液情況下工作腔內(nèi)流體流動(dòng)與換熱規(guī)律。通過對(duì)這些流動(dòng)換熱特性形成原因的分析與研究，證明流體的黏度和工作腔內(nèi)的幾何形狀對(duì)液力偶合器內(nèi)流動(dòng)與能量傳遞有很大的影響，對(duì)調(diào)速型液力偶合器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高其工作性能具有一定的指導(dǎo)意義。在此基礎(chǔ)上，本文繪制了液力偶合器在不同工作油溫時(shí)各個(gè)工況下的轉(zhuǎn)矩曲線，通過對(duì)比表明，在合理范圍內(nèi)油溫過高，傳遞轉(zhuǎn)矩能力下降，因此在實(shí)際工作中，應(yīng)盡量避免工作油溫升較高的工況。 3.換熱器流動(dòng)換熱數(shù)值分析及其結(jié)構(gòu)改進(jìn) 對(duì)熱電廠鍋爐給水泵調(diào)速用YOCQZ465調(diào)速型液力偶合器現(xiàn)用換熱器的冷卻能力進(jìn)行理論分析。根據(jù)管殼式換熱器實(shí)體進(jìn)行三維建模，對(duì)整個(gè)流動(dòng)區(qū)域進(jìn)行流動(dòng)傳熱的數(shù)值計(jì)算。數(shù)值模擬得到換熱器殼程和管程內(nèi)流體速度場與溫度場，揭示了管殼式換熱器內(nèi)兩種工作介質(zhì)的真實(shí)流動(dòng)及換熱情況。這有助于進(jìn)一步了解管殼式換熱器的換熱機(jī)理。 根據(jù)強(qiáng)化傳熱技術(shù)理論對(duì)管殼式換熱器的管程和殼程進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，改進(jìn)后的管殼式換熱器體積變小，抗結(jié)垢能力增強(qiáng)，能耗降低。利用CFD數(shù)值模擬軟件分析了結(jié)構(gòu)改進(jìn)前后換熱管及殼程流體的流動(dòng)情況和換熱性能，結(jié)果表明改進(jìn)后的換熱器的綜合換熱性能明顯優(yōu)于改進(jìn)前的換熱器。 4.調(diào)速型液力偶合器熱平衡實(shí)驗(yàn)研究 針對(duì)YOCQZ465調(diào)速型液力偶合器的熱平衡問題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，分別對(duì)熱電廠典型牽引工況和空載試驗(yàn)臺(tái)上液力偶合器各個(gè)主要溫度測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。熱電廠典型牽引工況下采集的液力偶合器進(jìn)出口油溫與CFD數(shù)值模擬結(jié)果基本相符，證明了本文所采用的數(shù)值計(jì)算方法具有一定的可靠性，對(duì)于較復(fù)雜情況下的流動(dòng)換熱研究具有一定的指導(dǎo)意義。通過對(duì)空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析能夠了解除負(fù)載外還有其它原因帶來的能量損失，為數(shù)值計(jì)算方法的完善和數(shù)值計(jì)算結(jié)果的修正提供依據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH137.331

【參考文獻(xiàn)】

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6 梅娜,陳亞平,施明恒;螺旋折流片換熱器殼側(cè)傳熱與流動(dòng)的數(shù)值模擬[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2005年02期

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8 陳亞平;梅娜;施明恒;;螺旋折流片強(qiáng)化殼側(cè)傳熱的四管模型數(shù)值模擬[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2007年01期

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本文編號(hào)：2423077