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Influence of Charging Oil Condition on Torque Converter Cavitation Characteristics

Chinese Journal of Mechanical Engineering 2022年第3期35卷 236-249页

作者： Cheng Liu Meng Guo qingdong yan Wei Wei School of Mechanical Engineering Beijing Institute of TechnologyBeijing 100081China Chongqing Innovation Center Beijing Institute of TechnologyChongqing 401122China Advanced Technology Research Institute Beijing Institute of TechnologyJinan 250307China

Cavitation inside a torque converter induces noise,vibration and even failure,and these effects have been disregarded in previous torque converter design ***,modern torque converter applications require attention to this issue because of its high-speed and high-capacity ***,this study investigated the cavitation effect on a torque converter using both numerical and experimental methods with an emphasis on the influence of the charging oil feed location and charge *** fluid dynamics(CFD)models were established to simulate the transient cavitation behaviour in the torque converter using different charging oil pressures and inlet arrangements and testing against a base case to validate the *** CFD results suggested that cavitating bubbles mainly takes place in the stator of the torque *** transient cavitation CFD model yielded good agreement with the experimental data,with an error of 7.6%in the capacity constant and 7.4%in the torque *** the experimental and numerical studies showed that cavitation induced severe capacity degradation,and that the charge pressure and charging oil configuration significantly affects both the overall hydrodynamic performance and the fluid behaviour inside the torque converter because of *** the charge pressure and charging the oil from the turbine-stator clearance were found to suppress cavitation development and reduce performance degradation,especially in terms of the capacity *** study revealed the fluid field mechanism behind the influence of charging oil conditions on torque converter cavitation behaviour,providing practical guidelines for suppressing cavitation in torque converter.

关键词： Torque converter Cavitation CFD Transient flow

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Analysis Method and Principle of Dual-mode Electro-mechanical Variable Transmission Program

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Chinese Journal of Mechanical Engineering 2012年第3期25卷 524-529页

作者： LI Hongcai yan qingdong XIANG Changle WANG Weida National Key Lab of Vehicular Transmission Beijing Institute of TechnologyBeijing 100081China

Automotive industry,as an important pillar of the national economy,has been rapidly developing in recent *** proplems such as energy comsumption and environmental pollution are posed at the same ***-mechanical variable transmission system is considered one of avilable *** is brought forward a kind of design methods of dual-mode electro-mechanical variable transmission system rotational speed characteristics and dual-mode drive *** the motor operating behavior of running in four quadrants and the speed characteristics of the simple internal and external meshing single planetary gear train,four kinds of dual-mode electro-mechanical transmission system scheme are *** the velocity,torque and power characteristics of one of the programs are *** magnitude of the electric split-flow power is an important factor which influences the system performance,so in the parameters matching design,it needs to reduce the power needs under the first mode of the *** motor,output rotational speed range and the position of the mode switching point have relationships with the characteristics design of the planetary gear *** analysis method is to provide a reference for hybrid vehicles＇ *** the involved rotational speed and torque relationships are the natural contact of every part of transmission system,a theory basis of system program and performance analysis is provided.

关键词： electro-mechanical variable transmission dual-mode rotational speed characteristics

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Mathematical Model and Experiment Validation of Fluid Torque by Shear Stress under Influence of Fluid Temperature in Hydro-viscous Clutch

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Chinese Journal of Mechanical Engineering 2014年第1期27卷 32-40页

作者： CUI Hongwei YAO Shouwen yan qingdong FENG Shanshan LIU Qian School of Mechanical Engineering Beijing Institute of Technology National Key Laboratory of Vehicular Transmission Beijing Institute of Technology

The current design of hydro-viscous clutch（HVC） in tracked vehicle fan transmission mainly focuses on high-speed and high power. However, the fluid torque under the influence of fluid temperature can not be predicted accurately by conventional mathematical model or experimental research. In order to validate the fluid torque of HVC by taking the viscosity-temperature characteristic of fluid into account, the test rig is designed. The outlet oil temperature is measured and fitted with different rotation speed, oil film thickness, oil flow rate, and inlet oil temperature. Meanwhile, the film torque can be obtained. Based on Navier-Stokes equations and the continuity equation, the mathematical model of fluid torque is proposed in cylindrical coordinate. Iterative method is employed to solve the equations. The radial and tangential speed distribution, radial pressure distribution and theoretical flow rate are determined and analyzed. The models of equivalent radius and fluid torque of friction pairs are introduced. The experimental and theoretical results indicate that tangential speed distribution is mainly determined by the relative rotating speed between the friction plate and the separator disc. However, the radial speed distribution and pressure distribution are dominated by pressure difference at the lower rotating speed. The oil film fills the clearance and the film torque increases with increasing rotating speed. However, when the speed reaches a certain value, the centrifugal force will play an important role on the fluid distribution. The pressure is negative at the outer radius when inlet flow rate is less than theoretical flow, so the film starts to shrink which decreases the film torque sharply. The theoretical fluid torque has good agreement with the experimental data. This research proposes a new fluid torque mathematical model which may predict the film torque under the influence of temperature more accurately.

关键词： hydro-viscous clutch fluid torque by shear stress experiment validation mathematical model

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液力传动循环流量模型研究及其试验

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农业机械学报 2007年第4期38卷 19-23页

作者：魏巍闫清东北京理工大学车辆传动国家重点实验室

为弥补整车动力传动系统分析中液力元件查表法和模式辨识测试方法的不足,基于能量守恒定律以及能量损失模型建立了液力传动循环流量的静态和动态模型以及对应的液力传动理论,为整车动力学仿真从理论上提供了可行的液力传动子系统。通过... 详细信息

为弥补整车动力传动系统分析中液力元件查表法和模式辨识测试方法的不足,基于能量守恒定律以及能量损失模型建立了液力传动循环流量的静态和动态模型以及对应的液力传动理论,为整车动力学仿真从理论上提供了可行的液力传动子系统。通过试验验证表明,该方法仿真结果与试验数据吻合,假设合理,模型准确。

关键词：液力传动循环流量仿真试验

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液力变矩器叶栅系统样条拟合参数设计体系

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农业机械学报 2009年第2期40卷 22-26页

作者：魏巍闫清东北京理工大学车辆传动国家重点实验室北京100081

阐述了液力变矩器叶栅系统参数化设计方法,在对几种典型叶型设计方法分析比较的基础上,基于实用的最小参数原则选定了样条拟合曲线方法实现叶片设计,并结合变宽度循环圆设计方法,提出了叶栅系统参数化设计方法,基于UG/OPEN API编制了相... 详细信息

阐述了液力变矩器叶栅系统参数化设计方法,在对几种典型叶型设计方法分析比较的基础上,基于实用的最小参数原则选定了样条拟合曲线方法实现叶片设计,并结合变宽度循环圆设计方法,提出了叶栅系统参数化设计方法,基于UG/OPEN API编制了相应程序并给出了设计实例。在上述研究基础上,总结并提出了液力变矩器叶栅系统参数化体系,为后续叶栅系统三维优化设计及制造提供了灵活便捷的设计模型。

关键词：液力变矩器叶栅系统参数化设计体系

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柔性扁平循环圆液力元件叶栅系统设计方法

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农业机械学报 2011年第4期42卷 33-38页

作者：魏巍刘城闫清东北京理工大学车辆传动国家重点实验室北京100081 北京理工大学机械与车辆学院北京100081

为提高车用液力元件功率密度,从叶栅系统设计角度出发,通过对传统圆形循环圆宽度约束条件和设计流线构造方法进行分析研究,提出一种轴向宽度可柔性调节的循环圆设计方法,仅利用循环圆参数有效直径D、最小直径d0和宽度极限Wlim3个参数,... 详细信息

为提高车用液力元件功率密度,从叶栅系统设计角度出发,通过对传统圆形循环圆宽度约束条件和设计流线构造方法进行分析研究,提出一种轴向宽度可柔性调节的循环圆设计方法,仅利用循环圆参数有效直径D、最小直径d0和宽度极限Wlim3个参数,可将其扁平比从原有0.31无级压缩至0.19,据此实现了对应叶栅系统设计,并编制了简便快捷的程序。与传统液力元件对比表明,在有效直径和最小直径一致的情况下,采用柔性设计方法,当循环圆压缩至轴向最小极限位置时工作腔体积减小至40.9%,有效地提高了液力元件功率密度,同时简化了原有基于经验的循环圆设计方法。

关键词：液力变矩器扁平循环圆叶栅系统功率密度

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液力变矩器导轮叶片造型及优化设计

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哈尔滨工业大学学报 2016年第1期48卷 114-119页

作者：刘城闫清东魏巍北京理工大学机械与车辆学院北京100081 车辆传动国家重点实验室(北京理工大学) 北京100081

为减少叶片设计参数,提高设计效率,用儒科夫斯基型线进行液力变矩器导轮叶片造型研究.对儒氏型线进行简化,并采用尾部加厚处理,使其适应液力变矩器流动要求;构建儒科夫斯基导轮叶片型线模型,用该模型对一系列液力变矩器导轮叶片进行拟合... 详细信息

为减少叶片设计参数,提高设计效率,用儒科夫斯基型线进行液力变矩器导轮叶片造型研究.对儒氏型线进行简化,并采用尾部加厚处理,使其适应液力变矩器流动要求;构建儒科夫斯基导轮叶片型线模型,用该模型对一系列液力变矩器导轮叶片进行拟合.仿真计算与实验结果对比表明:处理后的儒氏型线能够精确表达已有液力变矩器导轮叶片,可以用于液力变矩器导轮叶片的设计.在集成式液力变矩器设计平台上,利用基于存档的小种群遗传算法对儒氏型线液力变矩器导轮叶片进行优化,结果显示:与传统叶片造型方法相比,儒氏型线可以利用较少的参数有效地进行液力变矩器导轮优化设计,缩短了设计周期.

关键词：液力变矩器导轮儒科夫斯基叶型叶片设计优化设计

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工作油液温度对液力变矩器性能影响计算流体力学分析及试验研究

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机械工程学报 2014年第12期50卷 118-125页

作者：闫清东李晋魏巍北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学车辆传动国家重点实验室北京100081

采用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)仿真分析和台架试验手段相结合的方法,分析工作油液温度对变矩器原始特性参数(变矩比k、能容系数λ和效率η)、泵轮所受转矩Tp和涡轮所受转矩Tt的影响。由于工作油液温度主要影响油... 详细信息

采用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)仿真分析和台架试验手段相结合的方法,分析工作油液温度对变矩器原始特性参数(变矩比k、能容系数λ和效率η)、泵轮所受转矩Tp和涡轮所受转矩Tt的影响。由于工作油液温度主要影响油液的密度和黏度,所以采用CFD仿真分析方法研究单变量变化情况下,工作油液密度和黏度分别对液力变矩器性能的影响。结果表明,工作油液温度对变矩器性能影响体现在油液密度和黏度耦合交互的综合影响,并且黏度影响起主导作用;随着工作油液密度的减小,λ、k和η不受影响,Tp和Tt逐渐减小。随着工作油液黏度的减小,Tp、Tt、λ、k和η均逐渐增加;随着变矩器工作温度的增加,工作油液黏度和密度均有所减小,Tp和λ逐渐下降,Tt变化很小,k和η有所提高。因此,在不影响密封件密封要求及油液寿命的前提下,应尽量提高液力变矩器工作油液温度,可以改善其工作性能。

关键词：液力变矩器油液温度计算流体力学仿真分析试验研究

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基于贝塞尔曲线的液力变矩器三维叶片造型方法

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机械工程学报 2017年第10期53卷 201-208页

作者：刘城闫清东魏巍北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学车辆传动国家重点实验室北京100081

为满足液力变矩器三维流动设计的需要,解决传统基于一维束流理论叶片造型方法精度差、适应性低的缺点,提出基于贝塞尔曲线及保形变换的三维叶片造型方法。叶片二维型线由骨线叠加厚度分布的形式构造,叶片骨线和厚度均由两段三次贝塞尔... 详细信息

为满足液力变矩器三维流动设计的需要,解决传统基于一维束流理论叶片造型方法精度差、适应性低的缺点,提出基于贝塞尔曲线及保形变换的三维叶片造型方法。叶片二维型线由骨线叠加厚度分布的形式构造,叶片骨线和厚度均由两段三次贝塞尔曲线构成。为实现直接通过关键几何参数进行叶片设计,建立叶片几何参数与贝塞尔曲线控制点之间的数学关系式。利用保形变换方法进行叶片二维型线与三维曲线间的无误差转换,将二维叶片型线投影到循环圆环面生成三维叶片曲线,然后再堆叠三维曲线以构造叶片实体。新型叶片造型方法能够实现二阶导数连续、曲率连续的叶片曲线设计,从而提高了叶片液力性能,同时改善了叶片造型精度及适应性。利用新型造型方法对原始液力变矩器叶片进行优化设计,结果表明,新方法优化后的叶片液力性能要明显优于初始叶片,验证了新方法的可行性。

关键词：流体传动与控制液力变矩器叶片造型贝塞尔曲线保形变换

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变宽循环圆液力减速器设计与性能分析

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汽车工程 2013年第2期35卷 164-167页

作者：魏巍邹波闫清东北京理工大学机械与车辆学院北京100081 重庆铁马工业集团军品研究所重庆400050

就液力减速器轴向宽度对其制动性能的影响进行研究,提出一种变宽循环圆液力减速器设计方法,并基于三维集成仿真技术,实现了变宽循环圆液力减速器参数化自动建模与仿真计算。对不同扁平比的液力减速器内流道速度场、压力场和湍流动能耗... 详细信息

就液力减速器轴向宽度对其制动性能的影响进行研究,提出一种变宽循环圆液力减速器设计方法,并基于三维集成仿真技术,实现了变宽循环圆液力减速器参数化自动建模与仿真计算。对不同扁平比的液力减速器内流道速度场、压力场和湍流动能耗散率分布进行了对比,并对不同扁平比下的制动转矩进行了分析。结果表明,液力减速器制动转矩随循环圆扁平比减小而降低。

关键词：液力减速器扁平循环圆三维集成仿真

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