车用液黏调速离合器流体传动特性分析

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1、中图分类号：U463.211UDC分类号：621车用液黏调速离合器流体传动特性分析作者姓名冯珊珊学院名称机械与车辆学院指导教师姚寿文副教授答辩委员会主席闫清东教授申请学位工学硕士学科专业车辆工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月StudyonFlowTransmissionCharacteristicsofHydro-viscousClutchinTrackedVehicleCandidateName：FengShanshanSchoolorDepartment:MechanicalEn

2、gineeringFacultyMentor:AssociateProf.YaoShouwenChair,ThesisCommittee：Prof.YanQingdongDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：VehicleEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015北京理工大学硕士学位论文摘要本文以车用液黏调速离合器双圆弧油槽摩擦副为研究对象，整体采用数值

3、模拟和实验研究相结合的方法，对摩擦副油膜进行了传热分析，并且在考虑热效应的基础上，对油膜流场的空化现象和两相流现象进行了研究，以期能更精确地模拟油膜流场，获得油膜剪切转矩传递特性，并针对油膜厚度、输入转速、入口油温和供油量，进行了摩擦副油膜剪切转矩传递特性规律性研究。利用CFD计算软件，建立了摩擦副油膜的传热模型，展开传热分析。通过仿真结果与试验结果对比，确定了油膜与摩擦副之间的壁面热边界条件为对流换热边界条件，分析了黏温特性对摩擦副油膜的温度场和压力场的影响，获得了不同输入转速、入口油温、油膜厚度和供

4、油量对摩擦副流体传递转矩的影响规律。基于传热模型，考虑了液体—蒸汽之间的转换、湍流、表面张力、不可凝气体的存在，建立了空化模型，得到了油膜流场的压力场和温度场，油膜中油蒸汽的分布，以及入口油温、供油量和输入转速对油膜剪切转矩的影响。针对车辆传动系统高速工况，分析了摩擦副工作过程中出现的两相流现象，运用自由表面（VOF）模型，对摩擦副流体进行了数值模拟，分析了两相流流场，得到了两相流区域分布以及其演变规律。研究表明：两相流区域主要受流体动压效应、流体静压效应影响；输入转速越高，摩擦副流体空气体积分数越大，

5、供油量越大，空气体积分数越小。最后，搭建了液黏调速离合器性能试验台架，对摩擦副的油膜转矩传递特性进行试验。通过对比分析，验证了预测模型的合理性。关键词：液黏调速离合器；空化模型；VOF模型；数值模拟；流体剪切转矩I北京理工大学硕士学位论文AbstractInordertosimulatetheflowfieldofoilfilmmoreprecisely,obtainthecharacteristicsoftorquetransmissioncausedbyshearstress.analyzeprop

6、ertyofthefluidcausedbyshearstress,doublearcoilgroovesfrictionpairsofhydro-viscousclutchinvehiclehasbeenstudied,combiningmethodofnumericalsimulationandexperimentalstudyoverall.Analyzingtheheattranslationofoil,andbasingonconsideringthethermalaffection,thep

7、henomenonofcavitationandgas-liquidtwo-phaseflowarestudied.Inaddition,lawstudyoftorquecausedbyshearstressareperformed,withtheaffectfactorincludeoilfilmthickness,inputspeed,oiltemperatureininletandflowprovided.Thedynamicmodelforthefluidinthefictionpairisob

8、tainedbasedonCFDsoftware.Theheattransferinthefrictionpairisanalyzed,togainthesimulationresultswhichareclosertotheexperimentalresultsintheboundaryconditionofconvectiveheattransfer.Inthesameboundarycondition,theinfluenceofvi