随着液力变矩器向着高功率密度化发展,轻量化成为提升功率密度的重要手段,叶轮作为变矩器总成内部的重要结构件,有着巨大的轻量化设计潜力。为了对叶轮进行轻量化设计,采用CFD方法建立了变矩器叶轮耦合流域全流场计算模型,分析了叶轮载荷分布情况及边界条件,进行了叶轮单向流固耦合理论分析,建立了变矩器叶轮力学特性有限元分析模型,利用多种拓扑优化分析方法,以应力分布特性为优化目标对叶轮结构进行了优化设计。通过对目标样机叶轮进行拓扑优化分析,建立了叶轮拓扑优化设计系统,研究了多工况下液力变矩器叶轮的力学性能,完成了轻量化叶轮样机设计并进行了试验验证,在不降低液力性能的情况下,叶轮减重10.89%,为高功率密度液力变矩器叶轮结构优化提供了一种有效的方法。

随着机械设备不断向重载、大功率方向发展,对于传动装置的性能也有了更高的要求,调速型液力偶合器作为一种重要的传动设备广泛应用于刮板输送机及其他重型机械的软启动中。为了准确预测矿用调速型液力偶合器的流场分布特性及转矩传递特性,应用计算流体动力学软件CFX,利用混合出入口及边界循环条件,在部分充液工况下利用了非均一化两相流动模型,针对某型矿用调速型液力偶合器进行了单流道流场数值模拟。对10%至100%流道充液率及对应不同充液率下0至0.99速比时的内流场进行了CFD数值模拟分析,获取了不同工况下气-液两相环流特性及转矩传递特性曲线,结合流场分布特性分析了输出转矩的趋势变化特点。分析结果合理的预测了调速型液力偶合器的转矩传递特性,流场环流特性的预测解释了流场转矩变化的原因,为调速型液力偶合器的选型与设计...

调速型液力偶合器广泛应用于重型刮板输送机的软启动,当处于部分充液状态时,工作腔内流体为复杂的气-液两相环流运动。为了对调速型液力偶合器内流场两相流分布特性进行分析,应用计算流体动力学软件CFX,对单流道流场采用混合出、入口及边界循环条件,分别基于CFX软件中的均一化和非均一化两相流动假设对20%,50%,80%充液率时的工况进行了内流场数值模拟,获得了2种两相流动假设下不同充液率及不同速比下的转矩传递特性曲线,并重点分析了采用非均一化两相流模型时的体积率的分布特性。CFD分析结果很好地实现了对工作腔内气-液两相环流在不同工况下的分布特性与转矩传递特性的预测,为调速型液力偶合器的选型与设计提供了可靠的数值计算方法与理论依据。