液力变矩器流场分布特征及降阶处理研究

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1、中图分类号：UDC分类号：液力变矩器流场分布特征及降阶处理研究作者姓名王玉岭学院名称机械与车辆学院指导教师闫清东教授答辩委员会主席刘辉教授申请学位工学硕士学科专业机械工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月ResearchonVelocityFieldDistributionandFlowReductioninsideFlowChannelofTorqueConverterCandidateName：WangYulingSchoolorDepartment:MechanicalEngineeringFacultyMentor:Prof.Y

2、anQingdongChair,ThesisCommittee：Prof.LiuHuiDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：MechanicalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它

3、教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要提高液力元件性能和效率的关键是要深刻认识其内部流体的流动现象和流动结构。本文基于CFD对D400型液力变矩器进行稳态数值仿真以及瞬态数值仿真，并对变矩器流场结构及流场分布特征进行研究。并通过激光多普勒测速技术（LDA）对该液力变矩器进行流场测试，从而对仿真进行验证，并基于本征正交分解（POD）对瞬态流场进行降阶处理，以简化流场结构进行分析。首先，对液力变矩器单流道进行几何建模，并

4、对流道划分六面体网格，对液力变矩器流场进行稳态的CFD数值仿真，分析了变矩器内部流场的分布，确定了流道中存在有湍流、脱流、回流等二次流现象的区域，研究了速度矢量分布，分析了二次流的分布规律。其次，以稳态仿真结果作为初始值进行非定常流场CFD计算，获取了液力变矩器瞬态流场的速度分布。利用激光多普勒（LDA）测速技术对液力变矩器内部流场进行了速度测试，以D400液力变矩器为试验对象，利用DantecLDA系统对D400液力变矩器泵轮进行了流场测试，完成了对泵轮不同弦面的流速测量，获取了泵轮不同截面的三维速度。将LDA测得的流场速度与仿真的速度进行了对比验证

5、，证明了CFD液力变矩器瞬态仿真的准确性及可靠性。最后，基于瞬态CFD分析的结果，对叶轮之间的动静干涉效应进行了研究，分析了叶轮不同位置对叶片载荷和叶轮流道流场分布的影响。利用本征正交分解（POD）方法对瞬态流场进行了降阶解构，将瞬态的速度场写成基函数——本征模态的级数展开式，在展开式中通过少量项数即可较准确的描述速度场。通过分析本征能量的大小，获取了主要模态的流场结构，从而对流场的主要结构进行分析，分别对动静干涉引起的脉动流场结构进行了研究。获得了液力变矩器流场分布的主要模态结构和脉动结构，揭示了液力变矩器实际工作工程中的流场变化分布规律。关键词：液

6、力变矩器；流场分析；流场测试；流场降阶I北京理工大学硕士学位论文AbstractThekeytoimprovetheperformanceandefficiencyoftheTorqueconverteristodeeplyunderstandthephenomenonoffluidflowwithinthestructure.Inthispaper,theflowfieldofacertaintorqueconverterwascomputedunderdifferentspeedratiosbyCFDnumericalsimulationandte

7、stedbyLaserDopplerAnemometry(LDA),thenreducethefloworderbyPODmethodtosimplifytheflowstructure.Firstly,buildgeometricmodelofthetorqueconverteranddothesteadystatesimulationbyCFDsoftware.Analyzetheoveralldistributionoftheflowfieldinsidethetorqueconverterfromtheresultofthesimulation

8、soastodeterminethepresenceofthesecondaryflowint