在计算流体动力学中,采用正交试验方法对液力变矩器的叶片参数进行优化。研究了优化变量的选择方法。根据一维设计理论并结合计算流场的分布特征,选取对变矩器性能影响显著的叶片参数作为优化变量。采用正交试验方法分别以起动变矩比、最高效率为单目标进行优化,得到最优目标值。在此基础上构建综合目标函数进行优化。对某变矩器优化后起动变矩比和最高效率分别提升了1.5%、7.3%,表明该方法效果较好,具有工程实用价值。

为提高液力变矩器数值模拟的精度,采用CFD(computational fluid dynamics)方法对液力变矩器的变矩比、效率和泵轮容量系数等性能参数进行了计算,对计算误差进行了分析,并提出了相应的误差修正方法.通过分析补偿油液流动对泵轮容量系数计算误差的影响,提出了针对泵轮容量系数误差的修正方法.结果表明数值计算模型中,忽略摩擦损失和补偿油液流动的影响,将引起变矩器性能参数的计算误差;针对摩擦损失提出的误差修正方法,使算例中变矩器的变矩比和效率的最大相对误差均由16.2%减小到13.9%;按照泵轮容量系数误差的修正方法,泵轮容量系数的最大相对误差由13.9%减小到7.3%.

对液力变矩器进行三维流场数值模拟及容量系数等特性参数的计算,发现流场模拟中忽略补偿压力的影响,导致容量系数的计算误差较大。通过研究补偿压力及容量系数相对误差的变化规律,建立容量系数的误差修正公式,对计算结果进行误差修正。修正结果表明容量系数的最大误差由12%下降到5%,提高了液力变矩器特性计算的精度。

针对现有变矩器性能分析方法的不足,在液力变矩器三维流场数值模拟的基础上,采用响应面法对叶片进行优化.首先根据变矩器流场模拟结果,并考虑机械损失的影响,计算变矩器效率、变矩比等输出特性;然后以最高效率为优化目标、起动变矩比为约束条件、二阶多项式为响应面函数,采用正交试验法设计试验样本,建立叶片优化模型并进行优化计算.计算结果表明,优化后变矩器的最高效率提高了3个百分点,起动变矩比提高了4.5%,证明该液力变矩器叶片优化方法可行.

提出兼顾动力性、经济性的轿车液力变矩器叶片角优化方法。建立以加权的最高效率、起动变矩比和泵轮转矩系数为目标函数的优化模型,对各叶片角进行优化。优化结果,在传动比i=0.8时,变矩比、效率和泵轮转矩系数分别比传统设计提高了4.3%,4.4%和28.5%。优化后的变矩器叶片角及其原始特性与国外同尺寸成熟产品比较接近。

针对现有变矩器性能分析方法的不足,在液力变矩器三维流场数值模拟的基础上,采用响应面法对叶片进行优化.首先根据变矩器流场模拟结果,并考虑机械损失的影响,计算变矩器效率、变矩比等输出特性;然后以最高效率为优化目标、起动变矩比为约束条件、二阶多项式为响应面函数,采用正交试验法设计试验样本,建立叶片优化模型并进行优化计算.计算结果表明,优化后变矩器的最高效率提高了3个百分点,起动变矩比提高了4.5%,证明该液力变矩器叶片优化方法可行.