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北京工业大学学报 2012年第3期38卷 335-339页

作者：朱喜林刘春宝马文星席智星浙江师范大学工学院浙江金华321004 吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022 吉林大学机械科学与工程学院长春130022

为深入了解铸造型与冲焊型液力变矩器的性能差异及其产生原因,结合CFD(computational fluiddynamics)技术的发展,基于相同循环圆、相同叶栅角度设计出2种制造工艺的液力变矩器.采用CFD软件对液力变矩器内部流场进行数值模拟,得到其内部... 详细信息

为深入了解铸造型与冲焊型液力变矩器的性能差异及其产生原因,结合CFD(computational fluiddynamics)技术的发展,基于相同循环圆、相同叶栅角度设计出2种制造工艺的液力变矩器.采用CFD软件对液力变矩器内部流场进行数值模拟,得到其内部流动特性和外部特性.对计算结果进行深入对比与分析,得到2种制造工艺对液力变矩器性能的影响规律.

关键词：液力变矩器冲焊型铸造型流场

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制造方法对液力变矩器性能影响的研究

制造方法对液力变矩器性能影响的研究

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作者：席智星吉林大学

学位级别：硕士

过去研究液力变矩器不同制造方法对性能影响的差异主要依靠大量外特性试验,成本较高不易实现且不能对比内流场流动状态的差异。为深入了解铸造型与冲焊型液力变矩器性能的差异及其产生的原因,基于计算流体动力学(CFD)和三维流动理论对... 详细信息

过去研究液力变矩器不同制造方法对性能影响的差异主要依靠大量外特性试验,成本较高不易实现且不能对比内流场流动状态的差异。为深入了解铸造型与冲焊型液力变矩器性能的差异及其产生的原因,基于计算流体动力学(CFD)和三维流动理论对两种不同制造方法的液力变矩器内部流动特性进行深入研究。对比分析两种不同制造方法对液力变矩器性能的影响规律,从而能够更好的根据不同的应用场合来选择不同制造方法的液力变矩器,提高变矩器的性能和工作效率。在阅读了大量相关参考文献的基础上,对冲焊型液力变矩器和铸造型液力变矩器进行性能理论对比分析,得出两种制造方法变矩器区别在于泵轮和涡轮的叶片厚度分布不同。冲焊型液力变矩器泵轮和涡轮的叶片为等厚度叶片,内环、外环及叶片都是采用钢板冲压焊接而成;铸造型液力变矩器泵轮和涡轮的叶片为流线型叶片,内环与外环及叶片都是按铝铸件设计。两种液力变矩器的导轮都是铸造而成,叶片也是流线型叶片。以YJH340型液力变矩器数据参数为基础,设计出两种不同制造方法的液力变矩器,其中叶轮叶片数目、进出口角度、几何尺寸相同,导轮相同,但泵轮和涡轮叶片厚度分布不同。运用三维建模软件建立两种液力变矩器的实体模型,并将计算流道模型进行网格划分。基于滑动网格的数值仿真方法对冲焊型和铸造型变矩器进行内流场模拟,整理计算结果,得到两种变矩器的原始特性。根据变矩器三维流场瞬态数值模拟的结果,得到冲焊型和铸造型变矩器内部流场的分布特性。对比两种液力变矩器流场可知,冲焊型液力变矩器流场整体的压力和速度分布不如铸造型液力变矩器均匀。低速比工况下,铸造型泵轮和涡轮流道上的高压分布区域小于冲焊型,但分布均匀,高速区域分布范围比冲焊型大,导轮变化不明显,但铸造型速度值减小。高速比工况下,铸造型整体压力值和速度值均比冲焊型有所降低,但分布更为均匀,泵轮和导轮的低压区域有所减小,涡轮流道中,压力差减小,二次流动等恶化现象相应减少。由于冲焊型为等厚度叶片,使得泵轮和涡轮流道中部液流的流动没有得到充分发挥,并且在流道中部叶片曲率变化最大区域附近出现一定范围的低速流区、脱流以及较大的速度梯度,速度的不规则分布能够消耗主流区的能量传递,是影响变矩器效率的主要因素之一。而铸造型液力变矩器由于叶片呈流线型,流道中工作介质的流动更加顺畅,各个叶轮流道得到充分发挥,尤其是流道中部叶片曲率变化最大的区域,流动恶化现象减少,效率提高,性能相对较好。根据压力和速度的数值解对冲焊型液力变矩器和铸造型液力变矩器的性能进行计算,通过性能的比较,得出它们的宏观外特性。从循环流量、转矩系数、变矩比和效率四个方面对两种不同制造方法的液力变矩器性能进行对比分析,冲焊型液力变矩器内工作介质的循环流量大于铸造型,并且在整个牵引工况下泵轮的转矩系数也明显高于铸造型,在中速比工况下相差最大,这表明在发动机的外特性不变的情况下,冲焊型变矩器的能容性相对更大,与其匹配的变矩器尺寸可以较小;而铸造型失速工况变矩系数比冲焊型要降低了5%,但随着转速比的升高,铸造型逐渐和冲焊型接近,并且在i=0.75的最高效率工况附近略高于冲焊型。通过效率的对比可知,冲焊型在中低速比工况时性能好于铸造型,而随着转速比的提高,流线型叶片的铸造型液力变矩器在高效工况范围性能更佳,效率高。

关键词：液力变矩器冲焊型铸造型流场性能

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