基于三维流场数值分析的液力变矩器轴向力研究.pdf

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1、HydraulicsPneumatics&Seals／N!．．20lo基于三维流场数值分析的液力变矩器轴向力研究张锡杰林义何芳(中国船舶重工集团公司第七一一研究所，上海200051)摘要：为了提高液力变矩器结构设计的可靠性，作者采用多叶排定常耦合算法对变矩器进行三维流场分析。计算结果表明，三维流场分析具有较高的可靠性和计算精度，计算精度较传统的一元束流理论有较大提高。轴向力的计算结果可以作为轴承选型的重要依据。关键词：液力变矩器；轴向力；多叶排耦合算法；流场分析中图分类号：TH137．332文献标识码：A文章编号：1008—0813(2010)04—0047—04

2、Stud；onHydrodynamicTorqueConvertergAxialForceBasedonNumerica1Simulationon3一Dimensiona1FlowFieldZHANGXi—jLlNYtHEFang(ShanghaiMarineDieselEngineResearchInstitute，Shanghai200051，China)Abstract：Toimprovethereliabilityofthehydrodynamictorqueconverter，thewritercalculatedthe3一dimensionalflow

3、fieldwithSteadyCoupledBladeRow．Theresultsofcalculationshowsthat3一dimensionalCFDhashighercredibilityandaccuracycomparedwiththoseof1一dimensionaltheory．Theresultofthecalculationoftheaxialforcecanbeaveryimportantfactorforthedesignofbearing．KeyWords：torqueconverter；axialforce；coupledblader

4、ow；flowfieldanalysis多经验系数基础之上的，是一种宏观的、粗略的估值0引言计算，无法对工作叶片的压力差、速度差产生的轴向在各种行业广泛应用的液力变矩器，采用的是一力进行计算。而且在实际设计过程中，不同型号变矩种柔性的液力传动，是通过其内部液体动量矩的变化器的叶片角度、结构形式、传动方案千差万别，即使来传递能量的。由于变矩器内充满着高速高压的液力有一定的设计经验，不同的变矩器所产生的轴向力也油，传递的功率和扭矩都是动态变化的，同时又作用是不相同的，设计的把握性非常差。在不平衡的叶轮表面积上，变矩器流场会产生相当大现阶段，三维流场的CFD数值模拟方法

5、，已经发的轴向力。展到较为成熟的阶段，能够较为准确地对变矩器的内为叶轮提供轴向力支撑的主要是轴承，轴向力一流场进行模拟和计算，变矩器轴向力的计算比传统的旦超过轴承的承载能力，将会破坏整台变矩器。通常一维束流理论精度有很大的提高，可以缩短开发周在实际使用时，承载轴向力的轴承是整台变矩器的薄期、节约开发成本。弱环节，国内外都曾经多次出现过因轴向力过大而导1流场计算的基本流程和基本控制方程致轴承乃至整台变矩器损坏的事故。在进行液力变矩器结构设计时，除了轴承设计，目前得到广泛应用的流场计算方法是有限体积工作轮螺栓、闭锁离合器的设计也都需要进行轴向力法，其流场计算的基本流程

6、是：的计算。传统的方法是采用一维流场束流理论对轴向(1)基于要求解的问题选择各控制方程，并建立力进行预估，其误差为20％～25％【lJ。轴向力的确偏微分格式的方程组。定，最为可靠的是通过变矩器样机进行轴向力试验，(2)进行网格的划分，将连续的求解域离散化。但这样不仅实验过程繁琐，而且在设计的初期即要求(3)结合边界条件在离散后的区域内将原偏微分进行样机的制作，使得成本投入大、设计开发周方程组离散，并转化为大量的网格中的代数方程组。期长。(4)采用快捷高效的方程组解法对大量的代数方传统的一维流场束流理论的计算公式是建立在许程组进行求解。(5)将计算结果反复迭代，直至

7、求解出整个流场手稿日期：2009-07-20作者简介：张锡杰(1977一)，男，工程师，硕士，现主要从事液力变矩器的的收敛解。设计理论研究和产品开发。针对于液力变矩器的流场求解问题，其基本的控47液压气动与密封／2010年第4期制方程是质量守恒方程、动量守恒方程和湍流模型排斥的作用力。但是恰恰相反，实际使用时，绝大部方程。分工况，泵轮和涡轮的作用力是相互拉近的。这是因质量守恒方程：为涡轮和泵轮壳之间存在着高压流体，这种压力产生晦=0⋯的轴向力大大超过泵轮、涡轮产生的轴向力，将轴向作用力完全反向了。由于液体在计算中通常视作不可压流体，质量守本模型也增加了流动系统的压

8、力人、出口