导叶可调式液力变矩器内流场数值分析与叶型集成方法研究

发布时间：2017-04-09 07:23

  本文关键词：导叶可调式液力变矩器内流场数值分析与叶型集成方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：可调式液力变矩器在具备液力元件的优点之外，兼有良好的恒载稳定性，已经被广泛应用到拌合机、挤压机、装料机等一些恒载设备中，并且近年一些专家学者正在研究其无级调速的功能，使其能够应用到风力发电机传动系统中。 本文以国内曾应用于挖泥船的LB46型导叶可调式液力变矩器为研究对象，基于三维流场理论，对变矩器内流场进行了数值仿真，目的在于为变矩器的优化设计提供方案参考。本文的主要工作包括以下几个方面： ①介绍了液力变矩器的相关理论，总结了目前液力变矩器流场数值计算的研究现状，并针对目前对无级变速研究现状，引出LB46型导叶可调式液力变矩器的应用研究； ②对应用于计算流体力学的基本控制方程以及基于有限体积法的离散方法进行了简单的介绍，对目前在流场数值计算中应用较多的三种算法进行了对比分析； ③对LB46型导叶可调式液力变矩器进行建模，提取了两种单流道模型，选取SST k-ω湍流模型，，使用CFX软件对其进行了流场仿真，计算结果表明O型流道的原始特性曲线仿真结果和实验结果趋势最吻合，并且能够更好的模拟叶片附近的流动情况。本文对单流道模型的流场分布进行了分析，并结合边界层分离理论对泵轮叶片上的流动分离现象进行了详述； ④提取了LB46型导叶可调式液力变矩器的全流道模型，划分网格，选取MFR模型和SST k-ω湍流模型，使用FLUENT软件进行流场仿真，计算结果表明全流道模型能够更好的对LB46型液力变矩器的原始特性曲线进行预测，并认为变矩器内部流场并非是周期性分布是单流道模型出现较大误差的原因。分析了不同工作液体属性以及不同导叶开度对液力变矩器性能的影响，并对数值计算结果出现偏差的原因进行了探索； ⑤基于对常用翼型集成方法的现有研究，提出了对LB46型液力变矩器泵轮叶片叶型的集成方法，为泵轮叶型的集成提供了理论基础；对泵轮叶型进行了修正集成，利用集成结果对泵轮进行了参数化建模，数值计算结果验证了本文参数化集成的可行性，为之后的泵轮叶型优化提供了重要的解决方案。
【关键词】：LB46型导叶可调式液力变矩器 数值分析 流场 参数化
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137.332
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 课题研究背景及意义9-12
• 1.2 液力变矩器概述12-15
• 1.2.1 液力变矩器工作原理12-13
• 1.2.2 液力变矩器原始工作特性13-14
• 1.2.3 液力变矩器性能的评价标准14-15
• 1.3 液力变矩器流场的研究现状15-18
• 1.3.1 液力变矩器流场的研究理论15-16
• 1.3.2 液力变矩器内流场仿真的发展16-17
• 1.3.3 液力变矩器流场测试技术的发展17-18
• 1.4 导叶可调式液力变矩器的应用研究18-19
• 1.5 本文主要的研究内容19-21
• 2 计算流体力学的理论知识21-29
• 2.1 引言21
• 2.2 控制方程21-22
• 2.2.1 质量守恒方程21-22
• 2.2.2 动量守恒方程22
• 2.3 计算流体力学的求解过程22-24
• 2.4 基于有限体积法的离散化24-28
• 2.4.1 离散化的方法24-25
• 2.4.2 有限体积法的求解过程25-27
• 2.4.3 有限体积法常用的离散格式27-28
• 2.5 流场数值计算的方法28
• 2.6 本章小结28-29
• 3 LB46 型液力变矩器内流场单流道数值计算与分析29-47
• 3.1 引言29
• 3.2 几何建模29-32
• 3.2.1 多叶排单流道和多叶排全流道29-30
• 3.2.2 单流道分析中的几个假设和几何简化30-31
• 3.2.3 导叶可调式液力变矩器单流道模型31-32
• 3.3 网格划分32-35
• 3.4 边界条件35-36
• 3.5 SST K-ω模型36
• 3.6 结果分析36-45
• 3.6.1 LB46 型液力变矩器原始特性对比分析36-38
• 3.6.2 O 型流道模型38-42
• 3.6.3 A 型流道模型42-45
• 3.7 本章小结45-47
• 4 LB46 型液力变矩器内流场全流道数值计算与分析47-63
• 4.1 引言47
• 4.2 全流道模型及网格划分47-48
• 4.3 边界条件及计算模型的选取48-51
• 4.3.1 边界条件48-50
• 4.3.2 MRF 模型50-51
• 4.4 结果分析51-57
• 4.4.1 LB46 型液力变矩器原始特性对比分析52-53
• 4.4.2 速度场分析53-54
• 4.4.3 压力场分析54-55
• 4.4.4 变矩器性能分析55-57
• 4.5 变工况参数对 LB46 变矩器性能的影响57-60
• 4.5.1 变导叶开度下对涡轮转矩的影响57-58
• 4.5.2 工作液体密度对变矩器性能的影响58-59
• 4.5.3 工作液体粘度对变矩器性能的影响59-60
• 4.6 单流道模型和全流道模型的对比分析60-61
• 4.7 数值计算出现偏差的原因分析61-62
• 4.8 本章小结62-63
• 5 泵轮叶型集成方法研究63-71
• 5.1 引言63
• 5.2 翼型集成原理63-66
• 5.2.1 儒可夫斯基变换63-64
• 5.2.2 形状函数方程64-66
• 5.3 泵轮叶型集成结果66-68
• 5.4 集成结果分析68-70
• 5.5 本章小结70-71
• 6 总结与展望71-73
• 6.1 全文总结71-72
• 6.2 研究工作展望72-73
• 致谢73-75
• 参考文献75-79
• 附录79
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录79
• B. 作者在攻读学位期间参加的科研项目79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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1 张石强;风力机专用翼型及叶片关键设计理论研究[D];重庆大学;2010年

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本文编号：294761