本文關(guān)鍵詞：高速小型液力偶合器內(nèi)部流場數(shù)值模擬及性能預測，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：液力偶合器是一種柔性聯(lián)接裝置，由泵輪和渦輪兩個部件組成，通過工質(zhì)在泵輪和渦輪之間循環(huán)往復運動傳遞能量。由于液力偶合器沒有導輪等其他耗能部件，且工質(zhì)是液體，因此其效率高、壽命長、自適應強。 與傳統(tǒng)傳動裝置相比，液力偶合器有很多優(yōu)勢，因此是目前最受關(guān)注的傳動節(jié)能技術(shù)之一。在“高效、節(jié)能、低碳內(nèi)燃機余熱能梯級利用基礎研究”（973計劃）項目中，液力偶合器將用于聯(lián)接動力渦輪和發(fā)動機曲軸，出于整個系統(tǒng)緊湊化、效率最優(yōu)化的考慮，小型、高速、大功率的液力偶合器的研究成為重點。 本文首先采用CFD數(shù)值模擬方法，，對YOX150液力偶合器樣機的泵輪與渦輪流體區(qū)域分別建立了全流道三維計算模型，采用了質(zhì)量較高的六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，并設置了邊界層網(wǎng)格以保證y滿足計算要求。由于實際液力偶合器內(nèi)部流動的是氣液兩相流動，而兩相流數(shù)值模擬耗時長、收斂慢，對全工況范圍內(nèi)的流動進行兩相流數(shù)值模擬難以完成。因此最終采用SST k湍流模型進行全工況全充液（假設充液率100%）定常計算，分別得到其在高低不同輸入轉(zhuǎn)速（3000r/min和7500r/min）下的輸出特性，分析輸入轉(zhuǎn)速升高對其特性的影響；同時采用RNGk湍流模型和VOF兩相流模型對一些特定工況點進行部分充液（充液率80%）非定常計算，以分析內(nèi)部氣液兩相流場，得到其損失來源，從而為進一步的液力偶合器的改型打下基礎。 此外，本文搭建了液力傳動試驗臺，完成了低轉(zhuǎn)速（3000r/min）特性試驗，所測特性與計算值相符，說明數(shù)值計算可以用來預測液力偶合器性能。 研究結(jié)果表明，當輸入轉(zhuǎn)速不同時，液力偶合器的輸出特性并不完全符合相似原理，即泵輪扭矩系數(shù)并不相等。而輸入轉(zhuǎn)速n B不同且轉(zhuǎn)速比i相同的工況下，流場具有相似性，在葉片以及偶合器外壁處出現(xiàn)脫流等現(xiàn)象，兩相分布隨著轉(zhuǎn)速比的降低逐漸發(fā)展成大環(huán)流。且傳統(tǒng)相似設計的偶合器樣機在額定工況點，輸入轉(zhuǎn)速7500r/min時，傳遞扭矩僅有17kW，遠低于實際需要。 在對數(shù)值模擬結(jié)果的分析基礎上，對偶合器樣機進行水力設計改型，增加了葉片數(shù)，以及將傳統(tǒng)直葉片改為三維彎葉片。數(shù)值模擬結(jié)果表明，改型后的液力偶合器，流場得到了改善，傳遞功率大大提高。
【關(guān)鍵詞】：液力偶合器 數(shù)值模擬 氣液兩相流 試驗驗證 改型
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH137.331
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 主要符號對照表8-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 選題意義9-11
• 1.1.1 內(nèi)燃機行業(yè)節(jié)能減排潛力9-10
• 1.1.2 余熱能回收技術(shù)對高速小型液力偶合器的需求10-11
• 1.2 研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 液力偶合器設計及研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 高速小型液力偶合器設計及研究方法13-14
• 1.2.3 湍流數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.4 兩相流模型應用現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文主要研究工作17-20
• 第2章 高速小型液力偶合器數(shù)值模擬方法20-26
• 2.1 幾何模型建立20-21
• 2.2 網(wǎng)格劃分21-23
• 2.2.1 網(wǎng)格生成方法21-22
• 2.2.2 網(wǎng)格無關(guān)化驗證22-23
• 2.3 邊界條件設置23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-26
• 第3章 高速小型液力偶合器全充液特性分析26-35
• 3.1 全充液數(shù)值模擬簡介26-27
• 3.2 高低轉(zhuǎn)速下外特性曲線的對比分析27-32
• 3.2.1 扭矩與轉(zhuǎn)速比的關(guān)系曲線27-29
• 3.2.2 效率與轉(zhuǎn)速比的關(guān)系曲線29-31
• 3.2.3 全特性曲線31-32
• 3.3 高低轉(zhuǎn)速下原始特性曲線的對比分析32-33
• 3.4 本章小結(jié)33-35
• 第4章 高速小型液力偶合器部分充液水力性能分析35-50
• 4.1 部分充液數(shù)值模擬簡介35-36
• 4.2 高低轉(zhuǎn)速下剖面流場的對比分析36-49
• 4.2.1 A-A 剖面流場36-41
• 4.2.2 B-B 剖面流場41-44
• 4.2.3 C-C 剖面流場44-49
• 4.3 本章小結(jié)49-50
• 第5章 液力偶合器試驗與數(shù)值結(jié)果分析50-58
• 5.1 液力偶合器試驗方法50-53
• 5.1.1 試驗臺搭建50-51
• 5.1.2 低轉(zhuǎn)速試驗方案與流程51-53
• 5.2 數(shù)值計算與試驗結(jié)果分析53-57
• 5.2.1 低轉(zhuǎn)速數(shù)值計算與試驗結(jié)果對比53-55
• 5.2.2 高轉(zhuǎn)速工況運行特性預測55-57
• 5.3 本章小結(jié)57-58
• 第6章 高速小型液力偶合器改型設計58-71
• 6.1 水力模型設計58-59
• 6.2 改型后數(shù)值模擬方法59-61
• 6.2.1 網(wǎng)格劃分59-60
• 6.2.2 邊界條件設置60-61
• 6.3 改型前后高轉(zhuǎn)速下全充液特性對比61-63
• 6.3.1 外特性曲線對比61-63
• 6.3.2 原始特性曲線對比63
• 6.4 改型前后高轉(zhuǎn)速下部分充液流場對比63-68
• 6.4.1 A-A 剖面流場對比64-66
• 6.4.2 B-B 剖面流場對比66
• 6.4.3 C-C 剖面流場對比66-68
• 6.5 改型前后高轉(zhuǎn)速下輸出特性對比68-69
• 6.6 本章小結(jié)69-71
• 第7章 結(jié)論71-73
• 參考文獻73-77
• 致謝77-79
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果79

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 惠記莊;鄒亞科;;液力變矩器性能試驗臺的研究[J];工程機械;2008年05期

2 余志毅;曹樹良;王國玉;;葉片式混輸泵內(nèi)氣液兩相流的數(shù)值計算[J];工程熱物理學報;2007年01期

3 林文才,毛在砂,陳家鏞;氣升式環(huán)流反應器中的流體動力學研究(Ⅰ)——一維兩流體模型[J];化工學報;1995年03期

4 林文才,毛在砂,陳家鏞;氣升式環(huán)流反應器中的流體動力學研究(Ⅱ)——實驗及模型結(jié)果分析[J];化工學報;1995年03期

5 吳凡;楊威嵬;王秋琦;翁建斌;丁蓉;;液力偶合器流場仿真技術(shù)研究[J];艦船科學技術(shù);2010年08期

6 周華;夏南;;油氣分離器內(nèi)氣液兩相流的數(shù)值模擬[J];計算力學學報;2006年06期

7 趙繼云;張德生;;液力偶合器氣液界面追蹤數(shù)值模擬[J];機械工程學報;2012年04期

8 趙興艷,蘇莫明,張楚華,苗永淼;CFD方法在流體機械設計中的應用[J];流體機械;2000年03期

9 勞力云,鄭之初,吳應湘,李東暉;關(guān)于氣液兩相流流型及其判別的若干問題[J];力學進展;2002年02期

10 范麗丹;馬文星;柴博森;盧秀泉;;液力偶合器氣液兩相流動的數(shù)值模擬與粒子圖像測速[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2011年11期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李雪松;馬文星;吳允柱;劉春寶;才委;;液力偶合器制動工況三維流場數(shù)值模擬及制動轉(zhuǎn)矩計算[A];第四屆全國流體傳動與控制學術(shù)會議論文集[C];2006年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 吳開府;液力偶合器流場數(shù)值模擬及其分離流動控制研究[D];吉林大學;2007年

  本文關(guān)鍵詞：高速小型液力偶合器內(nèi)部流場數(shù)值模擬及性能預測，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：351085