液力变矩器导轮叶片表面流体压力场测试技术研究

作     者：谭路 

作者单位：北京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：闫清东

授予年度：2018年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0804[工学-仪器科学与技术] 

主      题：液力变矩器 计算流体力学 压力传感器 压力测试 

摘      要：液力变矩器是一种利用工作液体在其轮腔内高速循环流动来实现能量传递的传动装置,开展其内流场流动规律与流动特征的研究,可以为液力变矩器的性能改善提供理论依据。本文针对某型液力变矩器的静止导轮叶片表面流体压力场测试方法开展研究,提出了一种旋转流体机械内部复杂封闭流场定子叶片表面流体压力场测试方法,提出测试方案设计并进行压力测量试验,获得不同输入转速和速比下的导轮叶片表面特征部位的压力分布信息,制定液力元件压力测试系统标定及测试流程,为液力变矩器叶栅系统三维流动设计、轴向载荷预测和叶轮流固耦合强度分析提供准确、可靠的载荷条件。论文建立了某型液力变矩器流道计算模型,采用计算流体力学技术对工作腔内部压力场和速度场进行分析,获得了工作流体较为全面的的流动特征,提取了导轮叶片表面流体的压力场分布信息,获取了液力变矩器不同稳态工况时内部压力的变化规律,据此合理确定了叶片表面特征部位及对应的压力测试点位置。针对某型液力变矩器,提出导轮叶片表面流体压力场测试方案,进行了不同输入转速和速比的多种工况下叶片表面流体的压力测量,利用快速傅里叶变换将压力信号从时域转换到频域,对测得的不同工况下流场压力脉动波形及频谱特性进行了对比分析,探索了导轮叶片表面流体压力与液力变矩器性能间的关系,验证了在变矩器叶轮交互干涉效应的存在,在设计工况下干涉效应对叶轮入出口处的二次流现象具有一定的抑制效果,有利于提升变矩器的效率。对比分析了压力场仿真和试验数据,结果表明两者总体趋势上具有较好的一致性,叶片表面流场压力分布与变化规律基本吻合。根据叶片表面流体压力场测试的分析结果,对流场仿真模型进行了修正,提升了压力场仿真模型的计算准确性。