液力变矩器循环流量的计算

　　液力变矩器的循环流量是指在不考虑泄漏的情况下流经 3 个工作轮内部流道的流量。它对于变矩器的设计、性能分析以及内部流场的数值模拟等，都是非常重要的指标。在求解变矩器的循环流量时，往往是通过能量平衡方程来进行，而能量平衡方程的求取需要知道变矩器各个工作轮的能头表达式以及各种损失表达式。这些与工作轮的叶片和流道的几何参数等有关。能头表达式的列写基于一元束流理论，即认为工作轮内液体的流动是沿着一条称为平均流线的一维曲线流动。由于一维束流理论是在各种假设情况下提出的，其与实际结果存在着误差，进行修正。本文以 YB355-2 型液力变矩器为例，借助三维设计软件CATIA 近似地求出了变矩器全速比范围内的循环流量，经对其内部流场的数值模拟，证明本方法求得的结果与实际值比较接近。本研究为液力变矩器的设计与优化以及流道内流场的数值模拟提供参照.

　　1 工作轮几何参数

　　变矩器的轴面图如图 1 所示。角标的规定如下：B表示泵轮;T 表示涡轮;D 表示导轮;1 为工作轮的进口;2 为工作轮的出口。例如 RB1为泵轮入口半径，RB2为泵轮出口半径。Rij为工作轮叶片进出口半径;bij为流道宽。根据图 1 可以读出各个工作轮进出口半径和流道宽，如表 1 所示。

　　(1)工作轮进出口过流断面面积

　　由于工作轮叶片有厚度，因而占用了部分过流断面面积。实际过流断面面积可以用理论计算值乘以排挤系数 ψ 来表示，即为

　　排挤系数 ψ 根据经验分别选取：ψB1= 0.9，ψB2= 0.95，ψT1= 0.96，ψT2= 0.87，ψD1= 0.84，ψD2= 0.84。这样，可以求得各个工作轮进出口的过流断面面积于表 1 中。

　　(2)叶片角与液流角

　　叶片角是指进出口叶片骨线的切线与圆周速度方向所夹的角。按照束流理论，液流只能沿着叶片流动。因而，液流角应与叶片角相等。但实际上，由于叶片数量有限，且有一定厚度，当液流流入叶片流道时因工况的变化，进口处的液流角并不等于叶片角，而出口处平均速度方向相对于其骨线方向有偏移，即出口角也不等于叶片角。在计算时，应以液流角作为计算过流断面的依据更合适。根据经验计算，液流角与叶片角之差为 3°左右。这样，YB355-2 液力变矩器三个工作轮的液流角分别为[1]：

　　2 工作轮的能头

　　3 个工作轮的能头可以写为:

其中，(iiB，iT，iD)是工作轮。对于无叶片区，流体与叶片作用力矩为零，即