液力变矩器逆向造型及流场数值分析

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1、硕士学位论文液力变矩器逆向造型及流场数值分析REVERSEMODELINGDESIGNANDNUMERICALSIMULATIONOFFLOWFIELDOFTORQUECONVERTER岳峰哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TH137.332学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文液力变矩器逆向造型及流场数值分析硕士研究生：岳峰导师：闫国军副教授申请学位：全日制工学硕士学科：流体机械及工程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH137

2、.332U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringREVERSEMODELINGDESIGNANDNUMERICALSIMULATIONOFFLOWFIELDOFTORQUECONVERTERCandidate：YueFengSupervisor：AssociateProf.YanGuojunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：FluidMachineryandEngineeringAffiliation：Sch

3、oolofEnergyScienceandEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要随着大功率、高转速机泵设备的发展，研发适用于机泵等流体机械的调速设备成为节能的有效途径。液力行星齿轮复合传动装置具有传递功率大、效率高、寿命长以及无级调速等优点，主要用于大型机泵的调速节能。液力行星齿轮复合传动装置调速和控制的核心部件是导叶可调式液力变矩器，目前我国拥有性能良好的导叶可调式液力变矩器水力模型较少，不能满

4、足高端技术产品研发的要求。本文以某型号液力变矩器为研究对象，采用逆向造型技术对变矩器泵轮叶片进行三维模型构建，并利用CFX软件对变矩器内流场进行数值计算，探究了变矩器流场特性，在此基础上对泵轮叶片进行优化设计，研究了变矩器流场压力脉动规律。首先，本文使用Pro/e软件对变矩器泵轮叶片进行了逆向造型，并使用Bladegen软件对得到的泵轮叶片进行平滑与修型处理。其次，基于变矩器流场定常计算结果，分析了变矩器各叶轮流场特性，在此基础上，研究泵轮进、出口叶片角对变矩器特性的影响以及改型为柱面叶片变矩器特性变化。结果表明，泵轮叶片出口角改为95°时，最优

5、工况时变矩器效率提高0.66%，起动工况变矩系数提高1.03%；过流断面轴面速度按反势流分布规律对泵轮叶片进口角进行优化时，低速比（i=0.3）工况变矩器效率提高3.8%；泵轮叶片改型为柱面叶片，导叶开度30%、速比i=0.3时，变矩器效率比原模型提高1.2%，泵轮力矩系数降低0.96%，最优工况改型前后效率变化不大，泵轮力矩系数降低12%。最后，对变矩器流场进行非定常计算，分析各叶轮流场压力脉动规律，得出在牵引工况时，速比越大，压力脉动幅值越小，频率越低；而超越制动工况则相反，速比越大，压力脉动幅值越大，频率越高；泵轮出口及涡轮进口附近流场压力

6、脉动严重，表明泵轮、涡轮动静干涉严重。关键词：液力变矩器；逆向造型；叶片优化；动静干涉；数值计算-I-AbstractAbstractResearchanddevelopmentofSpeedcontrolequipmentforFluidmachinerysuchaspumpbecomeaneffectivemethodofsavingenergy,asthedevelopmentoflargepowerandhighspeedpumpequipment.MultiStageVariable-SpeedDrivehasmanyadvantage

7、ssuchasTransferringhighpower,highefficiency,longlifeandcontinuousspeedregulation,whichismainlyusedinthespeedcontrolandenergysavingoflargepump.TheadjustableguidevanetorqueconverteristhecorecomponentofMultiStageVariable-SpeedDriveSpeedcontrol.Currently,thehydraulicmodelsofthehi

8、ghperformanceadjustableguidevanetorqueconverterarefewinourcountry,wh