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.     

基于量纲分析的液力缓速器制动性能试验分析

为揭示液力缓速器制动性能诸影响因子的内在规律,基于量纲分析原理,通过台架试验,验证介质的物性参数、工作参数、缓速器结构参数等单值性条件对液力缓速器制动性能的作用效果,给出了由雷诺数、普朗特数、欧拉数、单位倾角和弦节比组成的液力缓速器准则函数.理论分析和试验结果表明:制动转矩受到油温的影响;在工作介质一定时,转矩与普朗特数成反比,随着普朗特数增加而降低;雷诺数越大,工作介质的受迫流动越剧烈,制动转矩随着雷诺数的增加而增大;随着工作腔内油压增加,制动转矩增加,液力缓速器制动过程的驱动力来源于工作腔工作介质的压力差.     

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.     

液力缓速器气液控制系统的恒力矩控制

研究气-液控制系统组成的液力缓速器的恒力矩控制.结合液力缓速器台架试验数据中控制气压与充液率的对应关系,在AMEsim中建立液力缓速器的气-液控制系统模型,即充液率控制模型.然后设计PID恒力矩控制器.最后利用AMEsim和Matlab/Simulink联合仿真,模拟气-液控制系统组成的液力缓速器的恒力矩控制工况.仿真结果显示,当缓速器控制目标力矩小于缓速器最大力矩时,缓速器力矩保持恒定,且所提出的恒力矩控制具有较好的准确性和实时性.     

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.     

基于动态充油过程联合仿真的液力缓速器控制系统优化

为达到车辆制动过程中液力缓速器快速响应的要求,通过在液力缓速器控制阀中增加分流结构与调整出口节流阀控制信号两种方式对液力缓速器控制系统进行了优化.为验证优化后控制系统的性能,通过对电液比例先导阀、液力缓速器及优化前后的液力缓速器控制阀联合仿真,得到优化前后液力缓速器进出口流量、充液时间及变速箱润滑系统进口流量等结果.通过对比分析发现优化后的液力缓速器响应快速.并且优化后的控制系统在整个循环过程中具有增大分流区间流量的作用,而对其他区间流量的变化趋势没有影响. 结果表明这种控制方法可以用于液力缓速器,同时也可以用于其他充液元件来减少响应时间.      

叶片方位对双循环圆液力缓速器制动性能影响

为发掘双循环圆液力缓速器制动性能潜力,开展了不同倾斜方位弯曲叶片叶栅系统对其影响规律的研究.基于某双循环圆液力缓速器样机,对叶片倾斜方位作参数化定义,采用实验设计(DOE)方法建立不同参数下动轮与定轮单流道模型.利用三维流场仿真技术,分别针对不同参数配置下流道模型进行数值计算,分析叶片倾斜方位对液力缓速器内流场速度以及湍流动能等参量分布的影响规律,获取制动外特性随叶片倾斜方位的变化规律.结果表明:随着倾角和方位角参数变化,制动转矩均出现单峰值现象,且最优叶片倾斜方位下缓速器轮腔内油液循环流速明显加快、湍动能损失增加,制动性能得到显著提升.     

液力缓速器动态制动过程特性预测方法

为解决传统单纯设定已知缓速器动轮转速的仿真方法不能预测在瞬态制动过程中的转速变化及其相应流动特性问题,通过将整车惯量施加到动轮上,根据当前时刻流场压力分布积分所得的转矩计算角加速度,从而确定下一时刻的转速,将其作为流场仿真的转速输入.利用这种流场-转速耦合特性预测方法,对缓速器整个动态减速制动过程的内部流动行为进行动态仿真预测.仿真结果与试验数据对比表明:该方法对于模拟转速被动变化的动态制动过程具有较好的准确性,能够预测缓速器在自身流场和整车惯量的共同相互作用下,动轮的转速及制动转矩的变化规律.     

循环圆对液力缓速器制动转矩的影响分析

基于CFD软件平台,采用RNGκ-ε湍流模型对不同循环圆形状液力缓速器的内流道进行数值模拟.结果发现:循环圆形状为圆形时,液力缓速器内流场定子与转子间的静压力值、压力差、相对速度最大,液力缓速器产生的制动转矩也最大.     

电涡流缓速器制动力矩的实时控制

为了使装有电涡流缓速器的车辆在下坡时能以稳定的速度行驶,以电涡流缓速器的制动力矩和励磁电流的关系为依据,应用脉宽调制(PWM)技术实现电涡流缓速器制动力矩的无级调节.分析了车辆下坡运行的工况,以车辆的速度和瞬时加速度产生的惯性力作为电涡流缓速器制动力矩的控制依据,提出了电涡流缓速器制动力的无级控制策略,并绘制了控制流程.利用实车的不同初始运行工况进行模拟,计算结果表明,对车辆电涡流缓速器制动力矩的实时控制能使车辆在坡道上以稳定的目标速度行驶.     

发动机缓速器整车性能计算及试验验证

针对国内外辅助制动装置性能的显著差异问题,基于整车性能理论研究了发动机辅助制动扭矩、车轮辅助制动扭矩和车轮辅助制动驱动力等缓速器重要性能指标及其相互关系,以一重型牵引车为实例对发动机缓速器辅助制动性能进行计算及试验验证,为后续车型开发的前期匹配和后期验证提供了一定理论基础．     

汽车永磁无级缓速器的设计与仿真分析

汽车永磁无级缓速器有利于实现各种路况下的最佳缓速制动.笔者研究了永磁缓速的工作原理,提出了一种新型轴向移动式的无级调速设计方案,通过理论分析计算确定了设计参数,并采用Matlab中的fmicon函数模块进行二阶非线性结构优化得出关键结构的最优解.利用ANSOFT软件建立了三维电磁场有限元仿真模型,对永磁缓速器进行磁场和制动力矩的静态和瞬态分析,分析磁场的分布特点和影响因素,对转子总成与定子鼓之间不同轴向位置的制动力矩分析表明,该缓速器能够实现良好的线性控制和稳定的制动力矩输出,能够满足无级缓速制动的需要.     

大型风电机组滑动式偏航系统制动过程机电耦合特性规律

偏航系统是连接风电机组叶轮与塔筒承载部件,其偏航运动受气-机-电-液耦合作用,通过对偏航系统机电特性分析,开展了偏航力矩载荷力学分析计算,基于四种典型的极限工况,对工况发生历程中偏航力矩变化规律进行分析,重点对偏航运行制动及偏航静止制动特性进行研究,研究表明：电机制动速度控制阀值、制动响应时长、尾部制动时长是滑动式偏航系统制动特性主要考虑因素,确定滑动系统配合以变频控制偏航方式,采用失电制动模式为最优选择,制动电机速度可降低至35%。而在偏航静止制动状态下,相比于驱动个数的增加,制动力矩增大对改善偏航滑移最为明显,产生偏航瞬时发生转动角度更小,但输出小齿冲击受载更大。     

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。     

摩擦式制动器与非接触轮边缓速器集成系统仿真分析

为了有效提高轿车制动效率,建立了摩擦式制动器与非接触轮边缓速器集成系统控制模型,获得了缓速器制动力矩和集成系统总制动力矩随车轮转动角速度的变化关系;提出了通过脉冲宽度调制调节缓速器线圈通电电流从而改变集成系统总制动力矩的方法。利用建立的系统控制模型和控制策略对汽车制动性能进行仿真。仿真和实例分析表明,与传统的制动系统相比,摩擦式制动器与非接触轮边缓速器集成系统使制动时间缩短3.7 s,制动距离减少76.8 m。