液力变矩器轴向力cfd计算及轴向力平衡研究

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1、硕士学位论文液力变矩器轴向力CFD计算及轴向力平衡研究CFDCALCULATIONANDINVESTIGATIONONAXIALFORCEINATORQUECONVERTER顾鑫国哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TH137.332学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文液力变矩器轴向力CFD计算及轴向力平衡研究硕士研究生：顾鑫国导师：董泳副教授申请学位：工学硕士学科：流体机械及工程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH137.332U.

2、D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringCFDCALCULATIONANDINVESTIGATIONONAXIALFORCEINATORQUECONVERTERCandidate：GuXinguoSupervisor：AssociateProf.DongYongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：FluidMachineryandEngineeringAffiliation：SchoolofEnergySciencean

3、dEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要液力变矩器是液力传动的重要传动元件之一,它以液体为工作介质传输动力。液力变矩器具有许多优良的传动特性，例如功率/质量比大、过载保护、自动适应性等，这些是其它传统传动元件无法替代的。液力变矩器在工作时无法避免地要产生相当大的轴向力，而过大的轴向力会对变矩器的工作性能、可靠性及寿命造成影响。目前我国对液力变矩器的研究主要集中在广泛应用于工程机械及汽车自动变速箱的向心涡轮液

4、力变矩器，而近些年来，对于曾经应用于内燃机车起动与运转传动的离心涡轮液力变矩器的研究涉及甚少。本文以EL9型导叶可调式离心涡轮液力变矩器为研究对象，将变矩器的工作腔与工作轮和机体之间的腔体流域整体进行三维流场的数值模拟。根据模拟结果，计算并分析变矩器各工作轮的轴向力，为传动系统的总体设计提供重要依据。首先介绍了计算液力变矩器轴向力的一般方法。其中涉及了计算所需的一些基本理论，包括基本假设、控制方程、湍流模型以及在数值计算中应用的数值离散方法。在数值模拟过程中对液力变矩器复杂的实际结构进行了简化，在尽可能不影响计算结果的前提下减小对计算资源的需求，以便在

5、现有的计算条件下顺利完成计算并提高计算效率。对EL9型导叶可调式液力变矩器的流场计算结果进行分析，通过对流动现象的分析找出引起这种现象的物理原因。根据EL9型导叶可调式液力变矩器三维流场的数值计算结果分别计算了变矩器内不同流域内流体的作用而产生的轴向力。在变矩器轴向力的各个组成部分中，间隙内工作液体的作用所产生的轴向力在总轴向力中所占的比重最大，其数值往往要大于工作轮所受到的轴向力。涡轮所受到的轴向力始终为正（使涡轮远离泵轮的方向），随着涡轮转速的增大涡轮轴向力逐渐减小；在制动工况（i=0）下，泵轮上的轴向力方向为负（使泵轮远离涡轮的方向），随着转速比

6、的增大泵轮轴向力的大小逐渐减小，在高转速比时泵轮轴向力变为正向。通过开卸荷孔的方法有效地平衡了涡轮后盖板两侧间隙中的压力，使得涡轮所受到的轴向力大大减小，但使泵轮轴向力有所增大。开卸荷孔后，涡轮的最大轴向力减小了10242N，而泵轮的最大轴向力增加了4912N，并且泵轮的最大轴向力小于涡轮的最大轴向力，开卸荷孔的方法达到了减小轴向力的目的。关键词：可调式液力变矩器；内流场；间隙流场；轴向力；数值模拟-IV-AbstractAbstractHydraulictorqueconverteroneoftheimportanthydrauliccomponen

7、tsofthehydraulictransmissionwhichusesliquidastheworkingmediumcantransferpowers.Torqueconverterhasmanyexcellentdrivingcharacteristicssuchashighpower/massratio,overloadprotection,automaticadaptability,etc.Thisisnotanalternativetoothertraditionaltransmissioncomponents.Butahydraulic

8、torqueconverterintheworkcannotbeavoidedtoproduc