大功率限矩型液力偶合器耦合流场特性预测

为实现对大功率动压泄液式限矩型液力偶合器流场特性预测,有效指导偶合器产品设计,减少产品的开发周期和成本,以循环圆直径为560mm的动压泄液式限矩型液力偶合器为研究对象,分别对其在不同充液率、典型工况下的流场进行数值计算和分析.基于工作液体在偶合器工作腔和多个辅助油室内部循环、耦合流动的特点,计算中采用了滑移网格瞬态流场计算方法,气-液两相流模型选用混合物模型,实现了对其内部流场分布情况的预测,并对其外特性进行计算.通过将其与台架试验获得的外特性相对比,对计算流体力学(CFD)数值计算方法的有效性和适用性进行评价,为限矩型液力偶合器流道结构的设计和优化提供了依据和方法.     

液力缓速器关键工作参数全流道数值模拟研究

为探究液力缓速器工作时其关键参数的变化规律,针对某液力缓速器的特殊结构,通过合理设置交互面,构建了带入出口边界的全流道流场仿真模型.在不同的转速与系统流量下进行仿真计算,根据仿真结果确定了反馈压力与出口压力随转速与系统流量的变化规律,并从束流理论的角度对结果进行解释.结合部分充液稳态流场仿真以及充液过程瞬态仿真,得到了充液过程中充液率的变化以及制动转矩、反馈压力随充液率的变化规律,能为液力缓速器制动转矩特性以及入出口压力、反馈压力等特性的建模与运用提供依据.     

液力耦合器自同期现象分析

建立了液力耦合器工作腔部分充液的转子模型,分析了液力偶合器的自同期现象;利用ANSYS软件对YOTsj560水介质调速型液力偶合器进行了计算机仿真分析,得到了其固有频率,考虑自同期现象,确定了其工作频率应高于73 Hz.     

液力缓速器部分充液流场大涡模拟及特性预测

利用CFD平台的大涡模拟法和滑动网格法对液力缓速器内部气液两相流动进行三维瞬态数值模拟,将混合模型与欧拉模型交替运用在其多相流模型中,得到速度场和压力场的分布特性,总结不同充液率下液力缓速器内流场结构的变化及两相体积分布情况.基于流场数值解计算了液力缓速器不同工况下的制动转矩,进而预测其性能,性能预测结果与试验结果吻合较好,误差在8％以内,表明流场计算是较准确的,其结果可用于液力缓速器的设计及其结构优化.     

液力减速器制动性能及其两相流分析方法研究

为对车用液力减速器在制动过程中制动性能进行准确预测,在全充液的单一液相流动到不充液的单一气相流动的整个工作过程中,对于无内环的液力元件采用混合入、出口的边界条件处理方法,对充液率分别为100%、80%、60%、40%及20%时的工况分别进行CFD液力减速器内流场数值模拟,获取不同充液率和不同转速下的制动性能曲线,并得到对应不同工况的速度和压力场分布特性.结果表明,CFD数值模拟可以较为准确地预测制动性能,并且混合入、出口的边界条件处理方法更符合无内环叶轮机械内部的实际流动本质.     

液力缓速器瞬态两相流动大涡模拟及性能预测

为了全面掌握液力缓速器各个流动单元内速度场和压力场的分布特性,提取了全流道几何模型作为计算区域,利用CFD平台的大涡模拟法和多流动区域耦合计算的滑动网格法对液力缓速器内部气液两相流动进行了三维瞬态数值模拟,将混合模型与欧拉模型交替运用在其多相流模型中,获得了不同充液率下液力缓速器内流场结构的变化及两相体积分数分布情况,分析了流场内二次流、脱流及涡旋的产生机理,并计算了缓速器的外特性.结果表明:数值计算结果与试验结果吻合很好,误差在8％以内;流场计算十分准确,运用的大涡模拟方法可以有效地模拟液力缓速器流场内的真实液流结构,其结果可以用来指导液力缓速器的设计及其结构优化.     

液力减速器部分充液工况制动性能计算方法研究

为准确预测部分充液工况时的车用液力减速器制动性能,分别基于两种液力减速器内腔气液两相流动假设,采用均匀密度法和气液分层法建立了相应的液力减速器部分充液工况制动转矩液力计算数学模型.通过实例计算和实验数据对比分析表明,在全充液工况时两种模型计算结果和实验结果均较为吻合.气液分层法理论上更为合理,而均匀密度法相对简单可行.     

风机—液力偶合器模糊-PID调速控制系统研究

对风机—液力偶合器单一PID控制系统过度依赖控制模型问题,提出了基于PID控制的高稳定性和模糊控制的高鲁棒性的风机—液力偶合器模糊-PID控制.在分析大功率煤气风机与YOCQZ420调速型液力偶合器调速控制系统动态调节特性的基础上,推导并建立了调速控制系统的动态调节数学模型;应用计算机分析软件,在一定开关阈值和不同时间常数、系统总增益和延迟时间常数条件下的模糊-PID双模调速控制系统进行仿真分析.实验台实验测试结果与仿真分析结果的一致性表明,模糊-PID双模控制可有效实现大功率风机与调速型液力偶合器调速的自动控制.     

大功率调速型液力偶合器温度场分析

利用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)方法对大功率调速型液力偶合器工作腔温度场进行数值计算,为了证明YOCQZ465液力偶合器具有较好的换热能力,建立两个几何模型:一个是YOCQZ465型液力偶合器流道模型,另一个是假设泵轮和涡轮上没有进出油孔的流道模型,通过对两者的计算结果分析可知,在泵轮外环内缘和涡轮外环外缘上开进出油孔能够加快工作腔内液体与冷却油的热交换,使液力传动油的温度被控制在合理工作温度范围内。将YOCQZ465型液力偶合器工作腔温度场计算结果与试验数据进行对比,结果表明,液力偶合器工作腔温度场的计算结果与试验数据基本吻合,证明所使用的数值计算方法具有一定的可靠性。     

液力缓速器放液支路先导比例电磁阀瞬态特性优化

为改进液力缓速器充液率控制系统的瞬态响应特性,建立放液支路比例电磁阀动力学模型并进行实验验证,采用最优欧拉超立方设计方法对典型参数进行敏感度分析,获得比例电磁阀典型参数对输出压力特性的影响规律.结果表明,对于比例电磁阀的压力超调特性,阀芯直径影响最为显著,随后是等效质量和预紧力的交叉项,分析结果对比例电磁阀输出特性的实验校核与加工过程中的零件精度控制具有一定的指导意义.据此采用多目标遗传算法对参数进行优化并获得对应的Pareto前沿优化解集,所选的多目标优化设计点输出压力特性与初始设计点相比,在比例电磁阀响应时间基本不变的情况下,输出压力超调大幅下降,最大降幅达72%,有效改善了液力缓速器放液支路先导比例电磁阀瞬态压力调节特性.      

并联管路气液两相流分流实验与数值模拟

为了研究气液两相流在并联立管中的分流状况,在实验室中建立了带有并联立管的气液两相流流动回路。建立了气液两相流分流数学模型,通过数值模拟方法对气液两相流分流进行研究。实验过程中发现了并联立管中三种不同的流动状态分别为弹状流-弹状流、搅混流-搅混流以及弹状流-搅混流。实验结果表明当并联立管中的流动状态为弹状流-弹状流时,两根立管中的压降相同,但是并联立管中的液塞排出并不具有同步性,可能产生偏流状况。在气液流速较高的搅混流-搅混流时两相流在并联立管中始终处于均匀分配状态。介于两者之间的弹状流-搅混流,并联立管中的压降产生较大的偏差,气液两相流流量更倾向于搅混流一侧流出,此时并联立管中产生严重的偏流状况。数值模拟过程中,通过对并联立管出口持液率进行监测,在较低的气液速下两相流并不能够均匀分配,但是在较高的气液速下,两相流始终处于均匀分配,可见所建立的数学模型具有良好的准确性。     

液力变矩-减速装置制动特性流场分析

为准确获取液力变矩-减速装置的制动特性,建立了某型液力变矩-减速装置制动工况下各叶轮及辅助液力减速器流道模型。运用CFD技术分析了液力变矩-减速装置泵轮、涡轮闭锁状态下在1000~2000 r/min转速时的各叶轮及辅助液力减速器流道内部速度流线、压力场分布特点,并进行了制动特性仿真计算。仿真结果与实验结果对比计算误差在10%以内,表明仿真方法和仿真模型准确、可靠。     

单锥式油水分离旋流器内流场的数值模拟

为了研究水力旋流器用于油水分离的复杂情况,使用FLUENT软件中的多相流欧拉分析方法,结合雷诺应力湍流模型对单锥式旋流器的内部流场进行了数值模拟.分析了旋流器内部的体积浓度分布、压力分布,以及切向、轴向和径向速度分布的规律,揭示了油水两相流的分离特性.在不同流量下,计算出了旋流器的流量-效率曲线,计算结果与实验数据吻合较好,从而证明了该湍流模型和数值算法的可靠性.     

A356铝合金半固态成形的数值模拟

利用ANSYS有限元模拟软件,通过对温度场与速度场的耦合数值模拟,分析了触变成形过程中充型温度对A356合金半固态浆料流动及温度分布的影响.模拟结果表明:当充型温度为590℃,压射速度为5 m/s时,半固态浆料充型平稳,没有形成喷溅和卷气现象,温度分布没有明显的热节区域形成,半固态浆料成形效果最理想,有利于获得充型完整、轮廓清晰、内部组织致密的半固态成形件.通过实验对数值模拟所获得的工艺参数进行了验证.     

基于双向耦合作用流场中异形筘内纬纱运动稳定性分析

为研究影响柔性纬纱纤维束在异形筘内流场的运动稳定性的因素,解决高速引纬过程断纬问题。考虑气流-纬纱两相耦合作用,通过基于任意拉格朗日-欧拉法建立柔性纬纱-流场耦合控制方程、数值模拟的方法得到了异形筘槽内瞬态流场的分布及纬纱运动特性,并通过高速摄像系统获得纬纱在流场中的位移验证了数值结果的正确性;详细讨论了辅助喷嘴的出口形状及尺寸等参数对纬纱运动特性的影响,结果表明:星形孔辅助喷嘴射流能够快速进入异形筘道与主喷嘴射流汇合,主气流的核心区域最长,引纬速度高,纬纱运动稳定性最好;随着喷孔直径的增大,纤维头端的弯曲变形增大,纬纱运动稳定性变差。可见小直径星型孔更适于高效引纬。     

液氮垂直流动沸腾的双流体模型分析

采用双流体模型计算了液氮在垂直管内的上升流动沸腾过程,考察了壁面热通量和液体流量对流动及传热传质特征的影响.结果表明:垂直上升流动沸腾中重力压降占主导地位;根据截面液体温差的变化可判断沸腾模式的转变;壁面热通量与液相流量的相对大小决定了沸腾过程中的传热传质特征.     

风沙流中基于宏观颗粒模型的沙粒浓度分布

风沙侵蚀是造成土地沙化和干旱区地貌的主要原因,其中沙粒的浓度分布是研究输沙量、颗粒碰撞、风沙流结构等特征的主要影响因素,也是了解颗粒碰撞过程和风沙两相流耦合过程的重要研究内容。为了考虑沙粒与气流的力平衡、阻力和扭矩的变化、碰撞及摩擦等影响,运用了一种新的宏观颗粒模型(macroscopic particle model, MPM)研究沙粒在气流中的运动。与前人研究结果进行比较后发现,宏观颗粒模型在不需要任何附加模型的前提下,能实现风沙两相耦合的准直接数值模拟,根据沙粒运动速度云图所示的风沙流运动状态的不同,沙粒浓度的垂向分布会出现结论不一致的现象。颗粒流系统的内在非线性是造成风沙流运动状态不均匀、不一致的主要因素。数值模拟结果表明,利用MPM模型中的离散颗粒追踪、颗粒速度和位置等信息能够研究多相流条件下的风沙运动机理。     

离心泵自吸过程的气液两相流非稳态数值模拟

 选取一种常用的立式外混式自吸离心泵作为研究对象,运用非稳态数值模拟手段,探索自吸离心泵起动后气液两相流动的瞬态过程.研究采用了接近真实自吸情形的设置,选取一段吸入管路充满空气作为模拟计算的初始条件.计算得到了自吸泵内气液两相分布、压力分布和速度分布与时间的关系,叶轮入口和泵出口处气液相流量随时间的变化规律,由此可估算自吸时间.计算发现泵吸入和排出气量的时间主要集中在泵起动的初期,叶轮入口和泵出口处的瞬时含气率分别可达到30.9%和20.2%.此外,蜗壳开孔起到分流排气的显著作用,孔口排气量占整个蜗壳排气量的20%～25%.本文所采用的模拟方法和结果对于研究自吸泵自吸过程和自吸性能,具有一定的理论和工程价值.