限矩型液力偶合器气-液两相环流特性仿真预测.pdf

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1、第30卷第9期农业工程学报、bl-30NO．92014年5月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringMalv201427限矩型液力偶合器气．液两相环流特性仿真预测卢秀泉，马文星，李雪松2，吴岳诗，许文(1．吉林大学机械科学与工程学院，长春130022；2．吉林大学汽车工程学院，长春130022)摘要：限矩型液力偶合器始终工作在部分充液状态下，工作腔内部的工作液体做复杂的气一液两相螺旋环流运动。在不同的载荷工况下，工作液体气一液两相的具体分布形式和环流形态很大程度上决定了偶合器

2、的限矩特性。为了掌握限矩型偶合器内部的气一液两相环流特性，该文以YOXD200偶合器为分析模型，在建立全流道模型的基础上，应用滑移网格瞬态算法，两相流模型采用流体体积法VOF(volumeoffluid)模型，对3种典型充液率下的环流形态进行CFD数值模拟分析。数值模拟结果很好地预测了在不同充液率下，随载荷的增加，内部气一液两相流体由小环流向大环流运动的转化过程。该文为实现限矩型液力偶合器转矩跌落工况点的预测及过载能力的估算提供了数值计算的方法和依据。关键词：数值模拟；预测；模型；限矩型液力偶合器；气一液两相流；环流特性；流体体积法doi：10．

3、3969~．issn．1002—6819．2014．09．004中图分类号：TH137．33l文献标志码：A文章编号：1002—6819(2014)一09—0027—08卢秀泉，马文星，李雪松，等．限矩型液力偶合器气一液两相环流特性仿真预测[J]．农业工程学报，2014，30(9)：27—34．LuXiuquan，MaWenxing，LiXuesong，eta1．Simulationandpredictiononfluid—gascirculationcharacteristicsoftorquelimitedhydrodynamiccoupli

4、ng[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(9)：27—34．(inChinesewithEnglishabstract)手段实现了对偶合器内部气一液两相分布形式的测0引言试工作【J。DietrichHoppe等【8J利用射线成像技限矩型液力偶合器工作中发生过载时，其限矩术对桃形腔偶合器在30％充液率，转速比为0．25功能主要通过工作腔内的工作液体改变环流形态的流场进行测试，获得了工作腔内不同轴向断面气向

5、辅助油室进行分流来实现。其循环圆形状一定．液两相流场的分布情况。M．J．DaSilva等采用上时，通过调整辅助油室的容积比例、过流孔的尺寸述相同的偶合器测试模型，在泵轮叶片的压力面和及排布形式，在保证额定工况下具有较高的泵轮力吸力面上安装一定数量的平面阵列传感器，以水为矩系数和效率的同时，实现具体的过载保护和延时工作介质，测试了运转过程中叶片上气相和液相的启动要求。限矩型液力偶合器始终工作在部分充液动态分布变化规律。状态下，所以其腔内的工作液体做复杂的气液两相国内学者利用流动测试技术对液力元件的流螺旋环流运动，随着充液率和转速比工况的不同，场进行

6、了一些研究工作，由于试验成本高、难度大，气一液两相流体也呈现出不同的结合特点和分布规提取的信息也比较有限¨]，目前国内主要采用律。实现对其工作腔内部气．液两相流体结合形式和CFD(computationalfluiddynamics)数值模拟的方环流规律的预测，可以为限矩型偶合器流道结构参法对偶合器内部气一液两相流场进行研究，但仿真所数的设计及优化提供参考依据L1J。采用的两相流模型多为混合模型。混合模型作为简国外学者重视对液力元件内部流场的试验研化的多相流模型无法很好地体现偶合器内部气一液究，在采用成熟的粒子图像测速(particleimage

7、两相流体的结合规律，数值模拟结果的有效程度还velocimetry，PIV)、激光多普勒测速(1aserdoppler有待试验的验证】。赵继云等【22J将偶合器工作腔velocimetry，LDV)及流体动力探针技术对速度流内的气一液两相介质视为分层流动，采用流体体积法场和压力流场测试的基础上，目前采用先进的测试(VOF，volumeoffluid)两相流模型对桃形工作腔偶合器在不同工况下的气一液两相分布情况进行数值收稿日期：2013-09．26修订日期：2014—02．28模拟，并对挡圈对环流形态的影响进行分析。魏巍基金项目：国家“863”高科

8、技资助项目(2007AA05Z256)、国家自然等【2ljJ对液力减速器在不同充液率和不同输入转速科学基金青年科学基金(51305156