液力变矩器泵轮叶片优化设计研究

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1、液力变矩器泵轮叶片优化设计研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：范文林指导教师：李奇敏副教授学位类别：工程硕士（机械工程领域）重庆大学机械工程学院二O一五年五月StudyonOptimizationDesignofHydrodynamicTorqueConverterPumpVanesAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByFanWenlinSupervisedby

2、LIQi-minSpecialty:MechanicalEngineeringFieldCollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要液力变矩器是液力传动领域主要的元件，因其独特的变矩特性，广泛应用于工程领域，但液力变矩器的性能还有待人们去不断提高，而变矩器的性能又与叶轮的叶型有着密切关系，因此开发和完善液力变矩器叶轮叶型对于提高变矩器性能有着重要意义。本文以LB46型导叶可调式液力变矩器为研究

3、对象，基于多学科优化设计软件Isight，对变矩器泵轮叶片进行了优化设计，目的在于提高变矩器的最高效率，为进一步提高液力变矩器性能提供方案参考。本文的主要工作包括以下几个部分：①对液力变矩器的基本理论进行简述，结合目前国内外液力变矩器流场仿真分析的研究现状，并针对变矩器叶轮叶型优化的研究现状，引入针对LB46型导叶可调式液力变矩器泵轮叶片优化设计的应用研究；②对流体运动的基本概念、基本控制方程以及计算流体力学的求解过程进行了简单介绍，针对目前广泛应用于流场仿真分析的基于有限体积法的CFD计算方法分别进行了分析；③通过对LB46型

4、导叶可调式液力变矩器泵轮叶片叶型几何形状的研究，引入风力机翼型型线表达的集成方法，基于保角变换原理对泵轮叶型形状进行修正，进行了四个不同阶次的拟合。最后选取三次拟合结果，应用计算流体力学方法，对变矩器进行流场数值计算，预测的原始特性曲线与实验结果相吻合，验证了风力机翼型型线集成方法在泵轮叶片叶型集成中的通用性；④建立适合问题求解的多岛遗传优化算法（MIGA）优化模型，分别基于Matlab遗传算法工具箱编写的遗传算法和Isight优化算法库中的多岛遗传算法模块，通过寻求多元多峰函数Shubert的最优解来对遗传算法的全局搜索能力和

5、可靠性进行测试，证明该算法适合于泵轮叶片叶型最优化问题的求解；⑤基于多学科设计优化框架软件Isight将多岛遗传算法优化模块与Fluent流体仿真分析模块集成起来，进行泵轮叶型的参数化优化设计。以LB46型液力变矩器实验测量叶型为基准进行优化，泵轮叶型优化后的液力变矩器性能明显提高，解决了复杂流场计算与外形优化设计联立求解及自动化运行的难题，为开发设计出高性能液力变矩器的叶型提供了一种新的可靠方法。关键词：LB46型液力变矩器泵轮叶型，参数化，多岛遗传算法，Isight集成I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTHydra

6、ulictorqueconverter(HTC)asoneimportantelementinhydraulicfield,withitsuniquetorquecharacteristics,hasbeenwidelyuesedinengineeringfield.AndtheperformanceofHTCneedtobeconstantlyimproved,whichhascloserelationshipwithwheelbladeshape.Sothereisaimportantsignificancetodevelo

7、pandimprovetheimpellerbladeofHTCforimprovingtorqueconverterperformance.ThispaperhasbeenusedLB46adjustableguidevanehydraulictorqueconverterforresearch.Inordertoimprovethehighestefficiencyoftorqueconverter,whichbasedonthemultidisciplinaryoptimizationdesignsoftwareIsigh

8、t,itneedtooptimizethedesignofthetorqueconverterpumpimpellerblade.It’salsoprovidingareferenceforimprovethetorqueconverterperformance