閉環(huán)液力變矩器系統(tǒng)動(dòng)態(tài)三維CFD仿真的資料詳細(xì)講解

　　本文詳細(xì)介紹了SIMERICX?自動(dòng)變速器和SIMERICX?自動(dòng)變速器系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能和SIMERICX?自動(dòng)變速器性能的預(yù)測(cè)。模擬的重點(diǎn)是預(yù)測(cè)7種不同變矩器設(shè)計(jì)的不同渦輪-葉輪轉(zhuǎn)速（速比）下液力變矩器的性能特性，并確定70°C溫度下的耦合點(diǎn)。計(jì)算范圍包括所有葉輪、渦輪和反應(yīng)器葉片的復(fù)雜三維設(shè)計(jì)、油在上述三個(gè)部件之間的流動(dòng)路徑以及這些部件之間的泄漏間隙。模擬中捕捉到的物理量包括流場(chǎng)中的紊流以及在預(yù)測(cè)耦合點(diǎn)時(shí)對(duì)單向自由輪反應(yīng)器流固耦合的嚴(yán)格處理。反應(yīng)器的一維旋轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)模型可以模擬從0到0.99的整個(gè)速比范圍。求出各轉(zhuǎn)動(dòng)部件瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩的積分值，以確定轉(zhuǎn)矩比、K系數(shù)和效率。與硬件測(cè)量結(jié)果的比較表明，測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果之間的差異小于5%。模擬所用數(shù)值方案的一致性、極快的運(yùn)行時(shí)間以及與試驗(yàn)測(cè)量值的密切比較，為使用PumpLinx作為模擬整個(gè)變矩器系統(tǒng)的工具增加了價(jià)值。

　　介紹

　　液力變矩器常用于汽車、公共汽車、機(jī)車和建筑設(shè)備中，用于發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)變速器之間的平穩(wěn)扭矩傳遞。典型的變矩器橫截面，如圖1所示，是一種循環(huán)水動(dòng)力混流渦輪機(jī)械（包含軸向和徑向流），具有三個(gè)獨(dú)立的葉片葉柵元件，控制內(nèi)部流場(chǎng)。在變矩器中，泵總成與發(fā)動(dòng)機(jī)相連，渦輪總成與變速器相連。在起動(dòng)、行駛和滑行條件下，扭矩將通過變矩器從發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞到變速器。汽車的燃油效率在很大程度上取決于變矩器在任何情況下有效傳遞扭矩的能力。車內(nèi)的每個(gè)變矩器都有獨(dú)特的葉片設(shè)計(jì)，以匹配動(dòng)力和燃油效率之間的有效平衡。這些設(shè)計(jì)是通過優(yōu)化葉片角度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，以滿足所需的扭矩比（TR）和K系數(shù)。離心式液力變矩器的一些工作用途與離心式液力變矩器類似。對(duì)于變矩器的葉輪側(cè)：（a）流體從進(jìn)氣口軸向進(jìn)入該區(qū)域，（b）與發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)相連的葉輪固體隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并加速流體沿徑向和切向流向葉片，（c）流體壓力增加，以及流體離開葉輪區(qū)域，以與渦輪葉片正交的角度進(jìn)入渦輪區(qū)域。在液力變矩器的渦輪部分：（a）葉片的形狀設(shè)計(jì)成將流體的壓力改變?yōu)闇u輪部件的旋轉(zhuǎn)，（b）葉片的方向也應(yīng)使流體在渦輪返回葉輪之前軸向離開渦輪進(jìn)入反應(yīng)器。在反應(yīng)器領(lǐng)域：（a）葉片設(shè)計(jì)使得來(lái)自渦輪機(jī)的流量被重定向到泵中，（b）反應(yīng)器有一個(gè)單向離合器，確保它只沿著渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，（c）反應(yīng)器最初是靜止的，當(dāng)?shù)竭_(dá)耦合點(diǎn)時(shí)，反應(yīng)器開始以一定的速度旋轉(zhuǎn)。圖2顯示了葉輪、渦輪機(jī)和反應(yīng)器組件上葉片結(jié)構(gòu)的特寫視圖。對(duì)于液力變矩器，其性能特性，如轉(zhuǎn)矩比、k系數(shù)和效率通常從失速到巡航運(yùn)行范圍進(jìn)行研究。然而，變矩器可以在巡航點(diǎn)以外的高正速比下工作。在高速比（超過1）時(shí)，渦輪超速并超過葉輪的速度。