汽車用液力變矩器設(shè)計(jì)及性能仿真【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 摘 要 本文的研究是以汽車用液力變矩器為研究對(duì)象，基于三維流場(chǎng)理論，借助于 液力變矩器的內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了仿真計(jì)算。本課題研究的目的和意義就在于，通過(guò)件的模擬仿真，對(duì)液力變矩器的流道的壓力和速度進(jìn)行有效分析計(jì)算。本文主要有以下內(nèi)容： (1)首先介紹了課題研究的背景，液力變矩器在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用情況和流場(chǎng)理論的發(fā)展現(xiàn)狀，指出了液力變矩器設(shè)計(jì)計(jì)算的發(fā)展方向是三維流場(chǎng)理論；然后對(duì)液力變矩器的組成以及工作原理進(jìn)行了闡述，并指出了主要研究?jī)?nèi)容。 (2)闡述了計(jì)算流體力學(xué)的基本 理論。首先列出了控制方程包括連續(xù)性方程和動(dòng)量守恒方程，由于本課題研究的是不可壓縮流體，熱交換量可以忽略不計(jì)，敵不考慮能量守恒方程，然后介紹了將控制方程離散化的方法；接著詳細(xì)介紹了有限體積法的基本原理，常用的離散格式：分析了網(wǎng)格的生成技術(shù)，分別對(duì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格以及混合網(wǎng)格作了闡述；最后介紹了常用的湍流模型，湍流流動(dòng)的近壁處理方法和流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算的算法。介紹了反求發(fā)測(cè)繪液力變矩器。 (3)介紹了常用的一些 選擇 本課題進(jìn)行研究；為了能夠順利地得到收斂解，提出了研究液力變矩器流場(chǎng)的一些 假設(shè)，并對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行了一定的簡(jiǎn)化；然后通過(guò) 立葉輪流道的幾何模型，并使用 成計(jì)算網(wǎng)格，為了提高計(jì)算精度，使用六面體網(wǎng)格；選擇分離求解器隱式格式進(jìn)行求解，使用絕對(duì)速度方程，湍流模型選擇標(biāo)準(zhǔn) 型，同時(shí)使用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)；離散格式采用二階迎風(fēng)格式 (這樣可以提高解算精度 )，壓力一速度耦合選用 法，入口邊界條件使用壓力入口，出口邊界條件使用壓力出口，其余壁面使用非滑移壁面邊界條件；在葉輪之間的交互面上使用混合平面模型。 (4)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，二者基 本吻合證明了三維流場(chǎng)分析的正確性。最后對(duì)研究過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析。 (5)對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)。 關(guān)鍵詞 ： 液力變矩器、內(nèi)流場(chǎng)、 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 he is a of of of of -D To do in to of a of &D of is (1)of of in of of -D be in on in of of (2 )FD be so of in of of of (3)on FD to to To up by to in to of to of To :at of of is in 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 (4 ) of of %, in (5) 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 目 錄 第 第 1 章 緒 論 . 1 1 1 研究背景 . 1 1 1 1 液力變矩器在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用 . 1 1 1 2 流場(chǎng)理論的發(fā)展現(xiàn)狀 . 2 1 2 液力變矩器的組成及工作原理 . 4 1 2 1 液力變矩器的組成 . 4 1 2 2 液力變矩器的工作原理 . 5 1 3 研究目的和意義以及主要研究?jī)?nèi)容 . 7 1 3 1 研究目的和意義 . 7 1 3 2 主要研究?jī)?nèi)容 . 7 第 2 章 液力變矩器的測(cè)繪和反求 . 8 2. 1 測(cè)繪過(guò)程 . 8 2. 2三維光學(xué)測(cè)量?jī)x編 程 . 9 2. 3 數(shù)據(jù)處理和反求 . 12 第 3 章 液力變矩器內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值分析 . 14 3 1 常用的 件介紹 . 14 立流場(chǎng)計(jì)算的幾何模型 . 15 3 2. 1 分析中的假設(shè)和簡(jiǎn)化 . 15 3 2 2 幾何模型 . 16 3 3 生成計(jì)算網(wǎng)格 . 17 3 3 1 介 . 17 3. 3 2 劃分網(wǎng)格 . 18 3 4 設(shè)置求解器 . 19 3 4. 1 求解器的選擇 . 19 3 4 2 控制方程的線性化 . 21 3 4 3 參考?jí)毫Φ倪x擇 . 21 3 5 選擇湍流模型 . 22 義流體的物理性質(zhì) . 23 置邊界條件和初始條件 . 23 3 7 1 入口邊界條件 . 24 3 7 2 出口邊界條件 . 24 3 7 3 壁面邊界條件 . 25 3 7 4 初始條件 . 25 3 8 收斂準(zhǔn)則 . 26 3 9 本章小結(jié) . 26 第 4 章 液力變矩器內(nèi)流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果分析 . 27 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 1 泵輪流場(chǎng)分析 . 27 4 1 1 泵輪入口流場(chǎng) . 29 5 1 2 泵輪出口面流場(chǎng) . 29 4 2 渦輪流場(chǎng)分析 . 30 4 2 1 渦輪入口流場(chǎng) . 32 4 2 2 渦輪出口流場(chǎng) . 32 4. 3 導(dǎo)輪流場(chǎng)分析 . 33 4 3 1 導(dǎo)輪入口流場(chǎng) . 35 4 3 2 導(dǎo)輪出口流場(chǎng) . 35 4 4 本章小結(jié) . 36 第 5 章 全文總結(jié) . 37 參 考 文 獻(xiàn) . 39 致 謝 . 40 附 錄 . 41 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 緒 論 1 1 研究背景 1 1 1 液力變矩器在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用 液力變矩器是車輛傳動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件之一，其主要作用是由發(fā)動(dòng)機(jī)向傳動(dòng)系統(tǒng)平穩(wěn)地傳遞動(dòng)力。裝有液力變矩器的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)可以保證車輛平穩(wěn)地起步、變速。目前液力變矩器被廣泛地應(yīng)用于鐵道車輛、工程機(jī)械、航空航天、能源動(dòng)力以及化工機(jī)械等行業(yè)，而汽車行業(yè)更是液力變矩器的最大用戶。 國(guó)外己普遍將液力傳動(dòng)運(yùn)用于轎車、公共汽車、豪華型大客車 、重型汽車、牽引車及軍用車輛等。以美國(guó)為例，自 20世紀(jì) 70 年代以來(lái)，每年在轎車上液力變矩器的裝配率達(dá)到 90以上，而在城區(qū)公汽上的裝配率幾乎達(dá)到了 100。在重型汽車方面，載貨量 30 80 噸的重型礦用自卸車幾乎全部采用了液力變矩器，而在功率超過(guò)735貨量超過(guò) 100 噸的重型汽車上，液力變矩器也得到了廣泛地應(yīng)用。如功率為 882 6載量為 108 噸的礦用自卸車就裝配了阿里森 ( 有某些非公路車輛，坦克以及軍用車輛上也裝備了液力變矩器。除美國(guó)外，其它 國(guó)家的汽車工業(yè)中，比如日本的豐田、日產(chǎn)公司，德國(guó)的奔馳、倫克公司以及意大利的菲亞特公司等都生產(chǎn)了裝配有液力變矩器的汽車。 我國(guó)早在上世紀(jì) 50 年代就將液力變矩器應(yīng)用到紅旗牌高級(jí)轎車上，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)獨(dú)立設(shè)計(jì)、制造液力變矩器的歷史。 1958年，我國(guó)機(jī)車行業(yè)自行研制的衛(wèi)星號(hào) (也稱東方紅 I)內(nèi)燃機(jī)車裝配了三個(gè)液力變矩器：一個(gè)啟動(dòng)液力變矩器，兩個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)液力變矩器。液力傳動(dòng)在國(guó)內(nèi)工程機(jī)械上的應(yīng)用始于 60 年代，當(dāng)時(shí)由天津工程機(jī)械研究所和廈門(mén)工程機(jī)械廠共同研制的 載機(jī)上就裝配有液力變矩器。 70 年代開(kāi)始將液力變矩器應(yīng)用于 重型礦用汽車上。 80 年代由天津工程機(jī)械研究所研制開(kāi)發(fā)了“ “ 渦輪液力變矩器系列”。兩大系列目前已成為我國(guó)國(guó)內(nèi)工程機(jī)械企業(yè)的液力變矩器的主要產(chǎn)品。其產(chǎn)品的主要性能指標(biāo)已達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。 80年代北京理工大學(xué)為軍用車輛研制開(kāi)發(fā)了 列液力變矩器，突破大功率、高能容、高轉(zhuǎn)速液力變矩器買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 的設(shè)計(jì)與制造關(guān)鍵技術(shù)，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，滿足了軍用車輛的使用要求。一些合資企業(yè)生產(chǎn)的轎車和重型載重車等也應(yīng)用了進(jìn)口的液力變矩器。 目 前，液力變矩器在我國(guó)的轎車市場(chǎng)上也有著巨大的潛力， 1997 年以前，我國(guó)汽車總保有量中僅有不到 10的車輛裝有液力機(jī)械式自動(dòng)變速系統(tǒng)。最近幾年，繼上海通用別克、奧迪 海大眾帕薩特 內(nèi)各大汽車廠商紛紛在各自的熱賣車型上推出了數(shù)十款裝備液力自動(dòng)變速器的新車型，這些自動(dòng)變速轎車受到了廣泛的歡迎。 同國(guó)外相比，我國(guó)車輛應(yīng)用液力變矩器雖然有了一定基礎(chǔ)，但應(yīng)用范圍窄，數(shù)量較少，在中型載貨汽車、公共汽車、越野汽車等車輛上應(yīng)用極少甚至沒(méi)有應(yīng)用。西部大開(kāi)發(fā)和我國(guó)經(jīng)濟(jì)的 大發(fā)展，交通運(yùn)輸、水利水電、建筑業(yè)、能源等領(lǐng)域?qū)⑹俏磥?lái)的發(fā)展重點(diǎn)，因此液力變矩器在我國(guó)有廣闊的市場(chǎng)。 1 1 2 流場(chǎng)理論的發(fā)展現(xiàn)狀 液力變矩器是葉輪機(jī)械的一種。液體在液力變矩器工作輪流道中的流動(dòng)是非定常的不可壓縮的三維粘性流動(dòng)。 基于建模和計(jì)算的復(fù)雜性和液力變矩器流場(chǎng)的特殊性，長(zhǎng)期以來(lái)在工程中采用的是一維流動(dòng)理論，即束流理論。它有如下假設(shè)： (1)葉輪中的液流是由許多流束組成，流動(dòng)關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱。 (2)葉輪的葉片數(shù)無(wú)窮多，葉片無(wú)限薄。 (3)上一級(jí)葉輪的出口流動(dòng)情況與下一級(jí)葉輪的進(jìn)口流動(dòng)情況相同。 (4)同一過(guò)流截面上各點(diǎn)的軸面速度相同，因此，可用中間流線代表整個(gè)流道的流動(dòng)狀態(tài)。中間流線是一條假象的曲線，它將液流通道斷面分割成面積相等的內(nèi)外兩部分 (如圖 1。 由于束流理論的簡(jiǎn)便性和一定的合理性，因而具有一定的工程實(shí)用價(jià)值，被廣泛應(yīng)用于液力變矩器的設(shè)計(jì)工作中。一維束流理論的優(yōu)點(diǎn)是物理概念簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)、計(jì)算工作大為簡(jiǎn)化，并且易于掌握等。但由于其諸多假設(shè)與變矩器內(nèi)流場(chǎng)有很大差別，因此，用一維束流理論設(shè)計(jì)出來(lái)的變矩器往往不能達(dá)到預(yù)期的性能指標(biāo)，而要經(jīng)過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)和改進(jìn)，這就大大地增加了試驗(yàn)量和研制周期。隨著車 輛、工程機(jī)械等行業(yè)對(duì)液力變矩器性能和研制周期要求的不斷提高，給液力變矩器的研究提出了新的課題，買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 研究人員在液力變矩器流場(chǎng)理論的研究上付出了很多努力，取得了一定進(jìn)展。 在一維柬流理論的基礎(chǔ)上發(fā)展了二維流動(dòng)理論。它將工作輪中的流動(dòng)簡(jiǎn)化為過(guò)旋轉(zhuǎn)軸心的一組平行軸面內(nèi)的平面流動(dòng)，每個(gè)平面內(nèi)的速度分布和壓力分布都是相同的。在給定了葉片的邊界形態(tài)和流量后，即可用數(shù)學(xué)方程求出該平面上任一點(diǎn)的流動(dòng)參數(shù)。二維流動(dòng)理論把原來(lái)由中間平均流線所代表的進(jìn)、出口速度和葉片參數(shù)改為沿進(jìn)出口邊或沿內(nèi)外環(huán)具有某種變化規(guī)律的分布。應(yīng)用二維流動(dòng) 理論，人們對(duì)液力變矩器的性能預(yù)測(cè)、葉型設(shè)計(jì)及繪制方法等進(jìn)行了大量研究，得到了較好的效果。 總的來(lái)說(shuō)，用二維流動(dòng)理論描述純離心式或軸流式工作輪中的流動(dòng)情況與實(shí)際較為接近，而描述常用的向心式或一股的混流式工作輪，則與實(shí)際差別較大。 液力變矩器設(shè)計(jì)計(jì)算方法的發(fā)展方向是三維流動(dòng)理論，描述粘性流體三維流動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程是納維一斯托克斯 (程，簡(jiǎn)稱 N S 方程。由于 程和歐拉方程的復(fù)雜性，直接求數(shù)值解非常困難，特別是 N S 方程，到目前為止尚無(wú)法直接求解。近十多年來(lái)，人們多用有限元法和有限差分 法求三維流動(dòng)的微分方程或變分方程。 盡管人們對(duì)液力變矩器內(nèi)流場(chǎng)的研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但是由于液力變矩器內(nèi)流場(chǎng)的特殊性和復(fù)雜性，完全拋開(kāi)一維束流理論來(lái)進(jìn)行液力變矩器設(shè)計(jì)計(jì)算的條件尚不成熟，能準(zhǔn)確地反映液力變矩器內(nèi)流場(chǎng)狀況的理論尚未形成，液力變矩器的研買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 究設(shè)計(jì)方法并沒(méi)有從根本上得到改善，對(duì)液力變矩器還不可能進(jìn)行一步到位的設(shè)計(jì)，往往要有多次反復(fù)，需要做大量的實(shí)驗(yàn)。 最近幾年里，國(guó)外對(duì)液力變矩器三維流動(dòng)理論的研究非常熱烈，各大汽車公司將分析液力變矩器的工作機(jī)理作為提高汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的突破口，從而作了大量的工作。 美國(guó)、韓國(guó)等國(guó)家的能源部門(mén)從節(jié)省國(guó)家能源的角度出發(fā)，投入巨資對(duì)液力變矩器做了深入的研究。日本也早在上個(gè)世紀(jì) 90 年代初期，就地球環(huán)境問(wèn)題和能源保障問(wèn)題呼吁要節(jié)約能源，反映在汽車領(lǐng)域，就是要提高各部件的效率，其中液力變矩器傳動(dòng)效率的提高占有重要的地位。另外，在國(guó)外隨著前置前驅(qū)動(dòng)車型的大量涌現(xiàn)和自動(dòng)變速器多檔化，對(duì)變速器小型化、輕量化、舒適性以及安全性的要求日益提高，于是提出了設(shè)計(jì)超扁平化的液力變矩器。為了彌補(bǔ)超扁平化帶來(lái)的性能、效率下降的問(wèn)題，采用數(shù)值模擬的方法研究變矩器的內(nèi)部流場(chǎng)是一條有效途徑。 1 2 液力變 矩器的組成及工作原理 1 2 1 液力變矩器的組成 液力交矩器主要由可轉(zhuǎn)動(dòng)的泵輪、渦輪，以及固定不動(dòng)的導(dǎo)輪三個(gè)基本元件組成(如圖 1，汽車所用液力變矩器的工作輪一般是由鋼板沖壓焊接而成，而工程機(jī)械和一些軍用車輛所用液力變矩器的工作輪則是用鋁合金精密鑄造而成的。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 1 2 2 液力變矩器的工作原理 以液力變矩器工作輪的展開(kāi)圖來(lái)說(shuō)明液力變矩器的工作原理。沿圖 1到泵輪、渦輪和導(dǎo)輪的環(huán)形平面圖。各葉輪葉片的形狀和掙出口角度也被顯示于圖中。 為便于 說(shuō)明起見(jiàn)，設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及負(fù)荷不變，即變矩器泵輪的轉(zhuǎn)速阼。及轉(zhuǎn)矩 M。為常數(shù)。先以汽車啟動(dòng)工況為例進(jìn)行討論。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)而汽車還未起步時(shí)，渦輪轉(zhuǎn)速月，為零，如圖 1速器油在泵輪葉片帶動(dòng)下，以一定的絕對(duì)速度沿箭頭 1的方向沖向渦輪葉片，對(duì)渦輪有一作用力，產(chǎn)生繞渦輪軸的轉(zhuǎn)矩，此即液力變矩器的輸出轉(zhuǎn)矩。因此時(shí)渦輪靜止不動(dòng)，液流則沿著葉片流出渦輪并沖向?qū)л?，其方向如圖中箭頭 2所示，該液流也對(duì)導(dǎo)輪產(chǎn)生作用力矩。然后液流再?gòu)墓潭ú粍?dòng)的導(dǎo)輪葉片沿箭頭 3的方向流回到泵輪中。當(dāng)液流流過(guò)葉片時(shí)，對(duì)葉片作用有沖擊力矩，根據(jù) 作用力與反作用力定律，液流此時(shí)也會(huì)受到葉片的反作用力矩，其大小與作用力矩相等，方向相反。作用力矩或反作用力矩的方向及大小與液流進(jìn)出工作輪的方向有關(guān)。設(shè)泵輪、渦輪和導(dǎo)輪對(duì)液流的作用力矩分別為 D，方向如圖中箭頭所示。根據(jù)液流受力平衡條件，三者在數(shù)值上滿足關(guān)系式 B+渦輪轉(zhuǎn)矩等于泵輪轉(zhuǎn)矩與導(dǎo)輪轉(zhuǎn)矩之和。顯然，此時(shí)渦輪轉(zhuǎn)矩 B，即液力變矩器起到了增大轉(zhuǎn)矩的作用。也可以這樣來(lái)理解其增矩作買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 用，當(dāng)液流沖擊渦輪時(shí)，對(duì)渦輪有一作用力矩，此為泵輪給液流的力矩；當(dāng)液流從渦輪沖擊導(dǎo)輪時(shí)， 對(duì)導(dǎo)輪也有一作用力矩，因?qū)л啽还潭ㄔ谧兯倨鳉んw上，從而導(dǎo)輪給液流的反作用力矩通過(guò)液流再次作用到渦輪上，使得渦輪的轉(zhuǎn)矩等于泵輪轉(zhuǎn)矩與導(dǎo)輪轉(zhuǎn)矩之和。 當(dāng)液力變矩器輸出的轉(zhuǎn)矩，經(jīng)傳動(dòng)系傳到驅(qū)動(dòng)輪上所產(chǎn)生的牽引力足以克服汽車起步阻力時(shí)，汽車即起步并開(kāi)始加速，與之相連的渦輪轉(zhuǎn)速 們定義液流沿葉片方向流動(dòng)的速度為相對(duì)速度 W，在葉輪的作用下所具有的沿圓周方向運(yùn)動(dòng)的速度為牽連速度“，二者的矢量和為絕對(duì)速度 v。渦輪轉(zhuǎn)速”，不為零時(shí)，液流在渦輪出口處不僅具有相對(duì)速度 W，而且具有牽連速度 沖向?qū)л?葉片的液流的絕對(duì)速度 圖所示。因設(shè)泵輪轉(zhuǎn)速不變，即液流循環(huán)流量基本不變，故渦輪出口處的相對(duì)速度 化的只是渦輪轉(zhuǎn)速 牽連速度 圖可見(jiàn)，沖向?qū)л喨~片的液流的絕對(duì)速度 導(dǎo)輪上所受的轉(zhuǎn)矩值逐漸減小。 當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速增大到一定值時(shí)，由渦輪流出的液流 (好沿導(dǎo)輪出口方向沖向?qū)л啠捎谝毫鹘?jīng)導(dǎo)輪時(shí)方向不改變，故導(dǎo)輪轉(zhuǎn)矩 渦輪轉(zhuǎn)矩與泵輪轉(zhuǎn)矩相等，B。 若渦輪轉(zhuǎn)速 流絕對(duì)速度 v 方向繼續(xù)向左傾，如圖中的 v， 所示方向液流沖擊導(dǎo)輪葉片的反面，導(dǎo)輪轉(zhuǎn)矩方向與泵輪轉(zhuǎn)矩方向相反，則渦輪轉(zhuǎn)矩為前二者轉(zhuǎn)矩之差 (即變 矩器輸出轉(zhuǎn)矩反而比輸入轉(zhuǎn)矩小。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速 作液在循環(huán)圓內(nèi)的循環(huán)流動(dòng)停止，不能傳遞動(dòng)力。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 1 3 研究目的和意義以及主要研究?jī)?nèi)容 1 3 1 研究目的和意義 液力變矩器是流道封閉的多葉輪透平機(jī)械，每個(gè)葉輪的流道都相當(dāng)復(fù)雜，流道的內(nèi)環(huán)、外環(huán)以及葉片的表面都是復(fù)雜的曲面，由于流道的曲率變化非常大，葉片的形狀也是三維的，這就造成 了液流沿著流線方向、圓周方向以及從內(nèi)環(huán)到外環(huán)的方向都是變化的。此外泵輪、渦輪和導(dǎo)輪分別以不同的轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)，各工作輪之間相互干擾；而且工作介質(zhì)是有粘性的，這就必然會(huì)在流道壁面上產(chǎn)生邊界層，由此還會(huì)引起二次流、脫流和旋渦等。因此，變矩器內(nèi)部的流動(dòng)是非定常的不可壓縮的三維粘性流動(dòng)，想要對(duì)變矩器內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行三維計(jì)算變得十分困難。 不過(guò)隨著計(jì)算流體力學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各種 得對(duì)變矩器內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行三維計(jì)算變成可能。本課題研究的目的和意義就在于，借助于 后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證計(jì)算的結(jié)果，最后較系統(tǒng)地提出基于三維流場(chǎng)理論的設(shè)計(jì)分析方法，解決液力變矩器的傳動(dòng)效率和設(shè)計(jì)精度低的問(wèn)題。改變研制周期長(zhǎng)，一次成功率低的局面，進(jìn)一步改善液力變矩器的性能和設(shè)計(jì)制造水平。 1 3 2 主要研究?jī)?nèi)容 在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下，主要完成的研究工作有： (1)使用大型 件 (本課題選用 液力變矩器進(jìn)行三維實(shí)體造型，然后通過(guò) (2)選擇三維內(nèi)流計(jì)算軟件 用三維流動(dòng)計(jì)算求得流場(chǎng)速度、壓力分布，以及對(duì)外的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性和軸向力。 (3)進(jìn)行變矩器臺(tái)架試驗(yàn)，測(cè)量液力變矩器的軸向力、轉(zhuǎn)矩，確立仿真計(jì)算與實(shí)際流動(dòng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 第 2 章 液力變矩器的測(cè)繪和反求 為了不破壞工作輪，我們選取制模的方法獲得葉片的曲面的形狀。擬將幾個(gè)葉輪流道的出口處封死，灌入工程塑料或硅橡膠，待其固化后取出，進(jìn)行光柵掃描。 由于流道扭曲度很大，在取模過(guò)程中，固化的材料會(huì)受到流道的嚴(yán)重?cái)D壓。因而要求灌入的材料具有很好的彈性和抗拉強(qiáng)度，在受壓嚴(yán)重變形后能夠很好的恢復(fù)原有的形狀，鑒于此，我們選取彈性好的硅橡膠作為制模的材料。 經(jīng)過(guò)深入探討和理論分析，我們最終選擇硅橡 膠制模、光學(xué)三維測(cè)量系統(tǒng)掃描、三坐標(biāo)入口標(biāo)記、參考入口厚度的反求策略。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)該方法是切實(shí)可行的，總體效果良好。 2. 1 測(cè)繪過(guò)程 1）測(cè)量工作輪 借助直尺三角板等常用測(cè)量工具測(cè)量外圓、深度、長(zhǎng)度、孔徑、花鍵等常規(guī)數(shù)據(jù)。 2）硅橡膠制模 選擇質(zhì)量好的專業(yè)硅橡膠，然后選擇無(wú)鑄造缺陷、流道壁比較光順的相鄰的兩個(gè)流道作為取模的對(duì)象，并做好標(biāo)記，再就將流道下方封閉好，然后將攪拌均勻的硅橡膠（其中硅膠和固化劑的比例按 100:3）慢慢倒入流道腔中，待其完全固化后，將模從其中取出。以泵輪為例，取出的模如圖。 3）掃 描硅橡膠模 用光學(xué)三位測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行掃描，準(zhǔn)確獲得硅橡膠模的三維幾何信息（具體見(jiàn)下一買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 節(jié)）。 4）測(cè)量入出口的厚度 由于工作輪的鑄造件，為了避免測(cè)量的偶然性，應(yīng)該選擇不同葉片，進(jìn)行多次測(cè)量取平均值。 2. 2 三維光學(xué)測(cè)量?jī)x編程 !測(cè) 量 程序 初始化為機(jī)器坐標(biāo)系 ) !調(diào)出剛建立的 1號(hào)坐標(biāo)系 99,外圓直徑 D= )!將外圓直徑賦值給變量 98,測(cè)點(diǎn)數(shù) N= )!將外圓測(cè)點(diǎn)數(shù)賦值給變量 87,Z= )!將測(cè)量深度賦值給變量 86,C= )!將探測(cè)輔助距離賦值給變量 !將當(dāng)前所用的測(cè)針半徑賦值給變量 99/2+,!移到柱外的安全位置 60/99/2+算接觸時(shí)測(cè)針球心圓的半徑 96+算探測(cè)輔助圓的半徑 95 95*2 94*2) !計(jì)算輔 助點(diǎn)的 5 94*2) !計(jì)算輔助點(diǎn)的 6 94*12) 94*12) 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 (5)/2)2+(6)/2)2) F(1,1,!在柱外探測(cè) 60/95*(96*2) !計(jì)算測(cè)點(diǎn)的 3 96*2) !計(jì)算測(cè)點(diǎn)的 4 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 194*2) !計(jì)算輔助點(diǎn)的 5 94*2) !計(jì)算輔助點(diǎn)的 5,87)!機(jī)器作絕對(duì)運(yùn)動(dòng)到探測(cè)輔助點(diǎn) 9=8)F(0) 3,87)!機(jī)器作絕對(duì)探測(cè) 5,87) 5,10)!回到柱外的安全位置。 序結(jié)束 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 2. 3 數(shù)據(jù)處理和反求 以泵輪為例，簡(jiǎn)述反求的過(guò)程： 在云點(diǎn)數(shù)據(jù)處理時(shí)，需要把每個(gè)面單獨(dú)處理。利用放大、旋轉(zhuǎn)、剪切等命令把每個(gè)面上的點(diǎn)云處理光順，擬合成曲面，并用空間樣條畫(huà)出點(diǎn)云的邊界線，以供曲面對(duì)齊用。 1）讀入 立的外環(huán)和內(nèi)環(huán)，根據(jù)入出口的尺寸和曲面相對(duì)于圓環(huán)面的貼合度，利用 移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等命令，確定內(nèi)環(huán)和外環(huán)的曲面定位，繼而獲得循環(huán)圓的形狀，如圖 。 2）畫(huà)出三坐標(biāo)測(cè)量的入出口位置線段。 3）讀 入葉片凹面、凸面和他們相鄰的內(nèi)衛(wèi)環(huán)面，然后定位凸面，最后根據(jù)葉片入出口的厚度進(jìn)行微調(diào)。 4）求出內(nèi)外環(huán)面和葉片凹、凸面的交線（如果沒(méi)有交線可將凹、凸面進(jìn)行曲面延拓），作為葉片的流線數(shù)據(jù) 5）將葉片的每條流線等分承托干段（如 12 段），根據(jù)流線的光順性和入出口的位置、厚度，并結(jié)合以往同類型葉片的造型經(jīng)驗(yàn)，對(duì)各段進(jìn)行微調(diào)，特別是入出口處的流線段。 6）以過(guò)點(diǎn)的方式將等分的 13個(gè)點(diǎn)擬合成 合界面曲線進(jìn)行葉片的曲面造型。 7）將葉片的各個(gè)曲面結(jié)合成一個(gè)葉片實(shí)體。并重新查看入口的位置，如果偏離則返回第五步重 新微調(diào)，如果偏離的嚴(yán)重則返回第四步重新調(diào)整葉片流道面的定位。 8）將造型好的葉片實(shí)體繞葉輪的中心旋轉(zhuǎn)線旋轉(zhuǎn)復(fù)制，最終完成工作輪的造型，如圖。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 以上即為液力變矩器的測(cè)繪及反求的方法及過(guò)程。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 第 3 章 液力變矩器內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值分析 液力變矩器是最復(fù)雜的透平機(jī)械，同時(shí)包括離心式泵輪、向心式渦輪和軸流式導(dǎo)輪三種不同類型的流體機(jī)械。泵輪、渦輪和導(dǎo)輪組成了相對(duì)密閉的工作腔，它們的進(jìn)口、出口環(huán)境相互影響。 液力變矩器內(nèi)流場(chǎng)分析的難點(diǎn)在于它是流道封閉的透平機(jī)械，渦輪、導(dǎo)輪和泵輪按各自的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng) (導(dǎo)輪固定不動(dòng)，只有在耦合工況下自由旋轉(zhuǎn) )，每級(jí)葉輪的流道都相當(dāng)復(fù)雜，流道的內(nèi)環(huán)、外環(huán)以及葉片的表面都是復(fù)雜的曲面，而且變矩器內(nèi)部的流動(dòng)是非定常的不可壓縮的三維粘性流 動(dòng)。 3 1 常用的 件介紹 件的簡(jiǎn)稱，主要用于進(jìn)行流場(chǎng)分析、計(jì)算以及預(yù)測(cè)。借助于 件，可以分析并且顯示發(fā)生在流場(chǎng)中的現(xiàn)象，還能預(yù)測(cè)性能，并通過(guò)改變各種參數(shù)，達(dá)到最佳設(shè)計(jì)效果。通過(guò) 使我們更加深刻地理解問(wèn)題產(chǎn)生的機(jī)理，還可以部分代 替實(shí)驗(yàn)，這對(duì)于降低成本，縮短研發(fā)周期，提高開(kāi)發(fā)效率具有重要的意義。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及數(shù)值計(jì)算方法的日趨成熟，出現(xiàn)了許多的商用 用 而使研究人員從編制繁雜、重復(fù)性的程序中解放出來(lái)，以更多的精力投入到考慮所計(jì)算的流動(dòng)問(wèn)題的物理本質(zhì)、問(wèn)題的提法、邊界 (初值 )條件和計(jì)算結(jié)果的合理解釋等重要方面，這樣最佳地發(fā)揮了商用 解決實(shí)際工程問(wèn)題開(kāi)辟了新的道路。 目前比較好的 件 主要有： 了 它三個(gè)都是英國(guó)公司的產(chǎn)品。 由美國(guó) 司于 1983 年推出的 件，在美國(guó)的市場(chǎng)占有率為 60。只要是跟流體，熱傳遞以及化學(xué)反應(yīng)等有關(guān)的工業(yè)均可使用。它具有豐富的物理模型、先進(jìn)的數(shù)值方法以及強(qiáng)大的前后處理功能，在汽車設(shè)計(jì)、武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文航空航天、化學(xué)處理、發(fā)電系統(tǒng)、生物醫(yī)藥等方面都有著廣泛的應(yīng)用。 件主要由前處理、求解器以及后處理三大模塊組成。采用自行研發(fā)的買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 后由 以生成并處理結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格或者非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，主要包括的二維網(wǎng)格有三角形和四邊形網(wǎng)格，三維網(wǎng)格有四面體、六面體、楔形和金字塔形網(wǎng)格。借助功能靈活，完全集成的和易于操作的用戶界面， 用于模擬 以接口的程序包括 I 程組的求解模塊。用壓力校正法作為低