液力变矩器设计计算方法的现状‘及其发展的预测吉林工业大学罗邦杰马文星〔摘要〕本文对目前广泛采用的方法的现状加以简要介绍和分析指出了传统方法的优缺点,,。又根据国内外的资料重点论述了三维流动理论应用于浓力变矩器性能预测和设计方法的发展、一传统设计计算方法的现状。目前在液力变矩器的性能预测和设计中广泛采用的是基于一维束流理论的方法该方,。法建立在对变矩器内部流动作一系列基本假设的基础上这些假设是叶轮中的液流由许多流束组成流动是轴对称的叶轮的叶片数无限多叶片无限薄,同一过流断面上各点的轴,,,。面速度相等所有计算按中间流线进行在作了这些假设后流动参数便是仅沿着中间流线,,。。变化的一元函数了现有的液力传动著作中介绍的大多是这种一维流动模型目前还有一,。“种用于性能预测的改进一维模型线性模型这种方法不是采用沿过流断面上各点轴面”“速度相等的假定而是认为沿各元件作循环流动的液流流速随其距平均半径的距离呈线,。循环流动可看成是一种强制涡流〔〕用线性速度模型预测变矩器性能较之等”性变化,。速模型精确一些文献〔〕分别用等速模型和线性模型对双涡轮变矩器进行了性能预测并,。将预测结果与试验结果作了对比如图所示总的说来线性模型预测的结果比等速模型,,。好一些但两者与试验结果的差别均较大写、,盯口果试验结果、一?一一?线性葵型……等速型件尸尹尸‘”’一一洲佗型廷厂”补犷一又’’’、走“二‘一一“寸、,砂,’、…刁,厂竺二翻区乙几,、、、产一方丫、沈,、、、、味才又、声而而获司、、咬一广图线性模型与等速棋型的对比‘一一、对子叶轮叶片设计间题目前基于一维束流理论而形成的方法较多例如保角变换法,,、。。三角逐点积分法速度环盘分配法等等在实际设计中以保角变换法应用较多。长期以来一维束流理论广泛应用于液力变矩器的性能预测和叶片设计中人们运用一,。维设计计算方法并结合试验补充与改进已研制出许多性能较好的变矩器一维束流理论的,、、。方法的优点是模型简单物理概念简明设计计算工作大为简化和易于掌握等但由于其诸多假设与变矩器内部实际流动有很大的差别所以一维方法存在着如下一些不足之处,用一维束流理论设计出来的变矩器往往不能完全达到预期的性能指标而要经过,反复的试验和改进这就大大地增加了试验量和研制周期,,用一维理论作性能预测的精度低经验系数的选取多依赖于试验和研究者的经验,按一维束流理论不能求解出内部流场的分布而无论从理论上还是从实际上讲,,。求得内部流场分布对于改进和创新液力变矩器都是最重要的间题之一〔〕为克服一维流动模型存在的不足较好地解决理论与试验二者的关系从而提高变矩器,,。的性能就应当作三维流动计算求出其内部流场的分布采用以三维流动理论为基础的设,,计计算方法不仅能进行变矩器性能的精确预测而且能够取得叶片过流形状的详细数据从,,。而设计出叶片的最佳流型〔〕〔〕〔〕、二变矩器设计计算方法的发展方向—三维流动理论的应用叶轮机械三维流动理论简介、。叶轮机械三维流动理论可分为通流理论两类相对流面理论和直接解三维流动的方法在国内外广泛应用于叶轮机械设计计算的是两类相对流面理论而直接解三维流动的,,。两类相对流面理论和直接解三维流动的方法而直接解三维流动的目前。方法尚未成熟是正在大力研究的科研课题两类相对流面理论提出于五十年代初〔的只,,。是在当时计算工具尚不敷所需的情况下难以求出数值解随着计算机容量和速度的不断提高,从六十年代初人们开始采用这一理论对叶轮机械进行三维流动计算和设计同时发展了多种,。〕算法〔的〔两类相对流面理论采用降维处理,即把叶轮内的三维流动间题分解为两个。分别沿着流面和流面两类相对流面的相关的二维流动问题如图所示迭代求解,。流面上的二维流动便可获得空间三维流场的分布原则上可以取任意多个和和流面,。通过逐步逼近求得三维流动准确解一般和,进行准三维流动计算即认为流面为叶片中面,流面均为空间翘曲的流面而实际中大多,流面为旋转面这样已能够满足工程要,,,。、、求了目前基于两类相对流面理论已发展了多种解法如流线曲率法任定准正交面法,,。流面坐标迭代法等等将上述两类相对流面的概念用于变矩器的叶轮由图不难理解两叶片间的几何中面,,即是一个流面叶片表面是流面的特例变矩器叶轮的内外环旋转面则是两个流面,,,。。准三维模型叶轮的轴面投影是流面的一个最简单的近似三维流动理论应用于液力变矩器的必要性和可行性、随着汽车工程机械以及其他液力传动车辆对变矩器性能要求的不断提高给液力变矩,。器的研究提出了新的任务欲在一定时间内研制出性能优良的液力变矩器有必要采用三维,。流动理论进行精确的性能预测和叶片设计由于三维流动模型比一维束流模型更加接近变矩一一〔。。,一、乙图两类相对流面流面流面所以其预测性能的精度将大为提高,器内的实际流动并且采用三维模型设计方法能够设计,。出最小流动损失的叶片形状〔〕此外应用基于三维理论的设计方法可以在短期内获得性,。〕能优良的变矩器减少试验次数和缩短研制周期〔应用三维流动理论的必要性还在于通,。过三维流动计算获得内部流动速度场和压力场的详细数据这是一维流动计算所不能解决的。欲实测其流场是比较困难的其应用三维流动理论的可行性可通过其他叶轮机械的应问题而由于变矩器结构上的原因,液力变矩器是叶轮机械的一种,,。。用实例及成果得到间接的证明三维流动理论的应用以气体叶轮机械为最早以航空为例,七十年代在推重比一级的发动机的压气机叶轮上大都采用了三维理论使压气机性能有,,。了较大提高目前国内外气体叶轮机械行业已广泛应用三维流动理论进行气动设计和性能,。并且无论在解法上还是在实用效果上都取得了突破性的进展〔〕例如文献〔〕对,预测,。风机应用三维理论进行了改型设计试验结果表明其高效范围扩大由于三维流动理论在气,体叶轮机械中的应用取得了令人瞩目的成果故国外在水力叶轮机械上也应用了三维理论进,。行设计和计算〔〕国内也开始了这方面的研究设计经过试验工作点泵效率由写提高到,,文献〔〕对离心泵进行了三维改型泵最佳效率达远远超过某些,,例如,,。显示了三维流动理论指导设计的巨大潜力液力变矩器的内部流动类风机、离心泵等是典型的粘性三维不稳定流动可以预见三维流,,国外同类产品的效率似于上述的叶轮机械,。动理论的应用是可行的并且同样会获得良好的效果,类似于其他叶轮机械液力变矩器三维流动计算问题分为两类一类是对叶轮进行两类,相对流面的三维计算从而确定其速度场和压力场作精确的性能预测正问题另一类,,是根据设计要求选定最佳流场分布规律从而进行流道叶片形状的最佳流型设计反问,。。题目前国内外采用三维流动理论解决变矩器正反问题的研究和文献较少文献〔〕应,用两类相对流面三维理论对一变矩器作了外特性预测计算结果与试验结果有良好的,一一。符合性如图所示初步证实了三维理论用于正问题的可行性文献〔〕对单级二元件,。变矩器作了三维流动计算给出了速度场的数伎解如图所示图中为相对流速代表,,,。距叶片头部的无因次距离变矩器叶轮的型式分为轴流一瓦、径流式和混流式三种,式这与其他叶轮机械中所采用的叶轮型、〔。川万。式是相同的因此从物理模型,上讲把,,和流面的概念用于变矩器的叶轮是可行的,至于用三维理论计算叶轮内流场的数值解与真实解接近程度如何可用,溯训珊咖刚效刀、。一一个实例来说明图是?压气机叶轮的三维算结果和试验结果的比较可见相对速度,,沿径向分布的数值解与试验数据。吻合得很好类似的例子还有很。多因此三维计算数值解是可,。目信的口吧一二留。、三几点说明采用三维流动理论进行变矩器的性能预测和叶片设计绝。一非否定一维束流理论的作用长期以来,一维束流理论在液力变、三维理论预测结果与试验对比曲线一理论计算试验值—图了,不犷不,,、、、二沪艺、、火、、止二呈二、?尸厂尸,尸,户、闷、、一一、、、、。、,、、,一口户二一尸一一…「一州卜二斗产「一生夕厂分,二,板飞叹少,一【州二,巴侧二目口碑沐沪’厂冲、,,万钾产羹汽少日了一一图叶轮内相对速度分布泵轮涡轮导轮内环一一中间流面一外环矩器设计计算中起着很大作用,—并且到目前为止,仍然被广泛应用。在仅作性能估算和初步一—。设计的情况下采用一维束流理论不失为一种简便的方法即使在作准确的三维流动计算,。时也应当根据一维计算结果确定迭代初值否则若盲目给定初值则有可能造成计算发散,,。因此三维流动理论与一维束流理论是相辅相成的,变矩器作为一种叶轮机械其单个的叶轮与其他叶轮机械的叶轮。亡今〕八“』相似但其排列方式是比较特殊,。的循环排列的多个叶轮的角速度彼此不等因此在作三维流动计,,算时各叶轮内部流场间的连接条件丫了。是很重要的这是进行变矩器三维流动计算的特殊问题应给予特殊,。。处理‘,尸。,。计算机为进行变矩器三维流。动设计计算提供了条件对于不同类型的变矩器以及不同的叶轮,可以编制通用的三维流动计算程序,。图叶轮进出口相对速度分布进口出口?计算结果—试验结果以备在性能预测和设计时调用。、四结语三维流动理论目前已在叶轮机械的设计中得到广泛应用并取得了良好的实际效果液,,。力变矩器作为一种叶轮机械也完全可以应用这一理论进行性能预测和设计应用三维流动理论结合技术可在短期内开发出性能优良的液力变矩器〔〕这是其设计计算方法的发,,。展方向参考文献。〔幻天津工程机械研究脱液力传动译文集《国外工程机械》编辑部,,‘〕〔日〕司修信正液力变矩器叶片液流计算《国外工程机械》第期,,,,〕王玉山三元流动理论在变矩器性能计算中的应用研究北方交大研究生毕业论文,,,。〔〔“、”。〔〕沈承龙等三元流理论在风机设计改型中的应用研究上海机械学院学报第期,,,,“〔〕刘殿魁等离心泵的改型设计及试验研究《工程热物理学报》,,,,〔〕吴绍明双涡轮液力变矩器性能特性的预测方法及其涡轮性能的实验研究,。第期吉林工业大学研究生毕业论文〔〕刘殿魁等〔〕吴绍明,,,口”〔〕松本洋一郎最近水力机械忆关寸石研究《夕一求机械》,,,,‘”〔〕久保政德等自动车用自动变速机现状七将来《夕一求机械》,,,,‘一夕求机械。〔〕青木素直设计七内部流扎计算《日本机械学会志》,绍,,,“〔〕《,,,。》,,了下转第页一一“‘口夕护一、对〔〕众一,,、〔〕,〔〕一一,,“”,一——,,,、〕。东。。一谊上接第沁页一,,、,一?〔一,一一
文章来源：中国工程机械学报 网址: http://zggcjxxb.400nongye.com/lunwen/itemid-16170.shtml
上一篇： 防止噪声危害婴幼儿的健康
下一篇： 地质学论文_陆相细粒沉积岩与古土壤深时气候分析方法综述
