液力变矩器lda试验装置设计

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1、课程设计报告——液力变矩器LDA实验装置设计液力变矩器LDA试验装置设计摘要：本文在已知液力变矩器原始特性、液力变矩器及与之匹配电动机的参数的基础上，设计能满足于激光多普勒效应测量内部液体流速的实验装置，通过文件检索、方案分析、设计计算，应用Masta软件进行仿真校核计算，对实验装置进行了设计。关键词：液力变矩器激光多普勒效应Masta1．方案综述以液体为工作介质的一种非刚性扭矩变换器，是液力传动的型式之一。图为液力变矩器，它有一个密闭工作腔，液体在腔内循环流动，其中泵轮、涡轮和导轮分别与输入轴、输出轴和壳体相联。动力机(如内燃

2、机、电动机等)带动输入轴旋转时，液体从离心式泵轮流出，顺次经过涡轮、导轮再返回泵轮，周而复始地循环流动。泵轮将输入轴的机械能传递给液体。高速液体推动涡轮旋转，将能量传给输出轴。液力变矩器靠液体与叶片相互作用产生动量矩的变化来传递扭矩。液力变矩器具有使传动系统获得自动地、无级地变速和变矩能力，使车辆具有自动适应能力，起步平稳，加速均匀迅速，乘员舒适，减轻驾驶员疲劳，提高安全行驶能力；在困难和复杂路面行驶可以防止发动机过载或突然熄火；可以衰减发动机曲轴的扭转振动，提高发动机和传动部件寿命等优点，也有效率低的缺点。同时，其内部的液体流

3、动也十分复杂难测。测定液力变矩器内部液体流动，不仅能够有效防止气蚀现象的产生，也对提高液力变矩器的效率起到积极作用。激光多普勒测速技术，作为一种非接触式测速技术，具有测速精度高，测速范围广，空间分辨率高和不影响流场分布、可测远距离速度场等优点，因此多普勒测速仪已经在诸多领域得到应用。激光多普勒测速仪(LaserDopplerAnemometer,LDA)是利用激光多普勒效应来测量流体或固体运动速度的一种仪器。其结构示意图，如下图所示：LDA试验技术，即利用激光的多普勒效应来测量固体或液体中的速度多普勒效应是为纪念奥地利物理学家及

4、数学家克里斯琴·约翰·多普勒（ChristianJohannDoppler）而命名的，他于1842年首先提出了这一理论，主要内容为：物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高（蓝移blueshift）；当运动在波源后面时，会产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低（红移redshift）；波源的速度越高，所产生的效应越大。根据波红（蓝）移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。在本实验中我们运用的是多普勒效应在光波中的应用.具有波动性的光也会出现这种效应，

5、它又被称为多普勒-斐索效应.因为法国物理学家斐索（1819~1896年）于1848年独立地对来自恒星的波长偏移做了解释，指出了利用这种效应测量恒星相对速度的办法.光波与声波的不同之处在于，光波频率的变化使人感觉到是颜色的变化.如果恒星远离我们而去，则光的谱线就向红光方向移动，称为红移；如果恒星朝向我们运动，光的谱线就向紫光方向移动，称为蓝移。光（电磁波）的多普勒效应计算公式分为以下三种：⑴纵向多普勒效应（即波源的速度与波源与接收器的连线共线）：f'=f[(c+v)/(c-v)]^（1/2）其中v为波源与接收器的相对速度。当波源与

6、观察者接近时，v取正，称为“紫移”或“蓝移”；否则v取负，称为“红移”。⑵横向多普勒效应（即波源的速度与波源与接收器的连线垂直）：f'=f（1-β^2）^（1/2）其中β=v/c⑶普遍多普勒效应（多普勒效应的一般情况）：f'=f[（1-β^2）^（1/2）]/（1-βcosθ）其中β=v/c，θ为接收器与波源的连线到速度方向的夹角。纵向与横向多普勒效应分别为θ取0或π/2时的特殊情况. 激光多普勒测速仪是最先采用多普勒原理，对一维到三维流动速度和粒子浓度进行同步、无接触实时测量的世界顶尖测量仪器。它可以对以超音速、几乎静止不动或

7、环流湍流中作反向流动的特性进行测量。  其原理由布拉格单元输出的两束强度相同的光，其中一束被加了一个频移。这两束光通过聚焦进入光纤，然后被传输到探头。这些光经过一个聚焦透镜在探测体内相交于一点.在探测体内，由于光的干涉现象，光的强度被调整而产生干涉条纹。干涉条纹的距离是由激光的波长和两光束的角度决定的： 当流体流过探测体时，流动速度信息来自于流体中所带的微小“播种”粒子的散射光。散射光中包含了一个多普勒频移，它与和这两个光束等分线垂直的速度分量成比例，X轴的分量。光电探测器把光强度的波动转化成电信号，即多普勒脉冲。多普勒脉冲在信

8、号处理器中被过滤和放大，然后经过频率分析(诸如快速傅立叶变换)确定多普勒频率。 干涉条纹的距离提供了粒子运动距离的信息；多普勒频率提供了时间信息；由于速度等于距离除以时间，即距离乘以频率，从而可以获得粒子的速度信息。值得说明的是，LDA系统可以很容易得升级成用于