基于计算流体力学,建立某型液力变矩器工作腔及进出口油腔内传动油流场模型,通过数值模拟计算出作用在工作轮上的轴向力,与理论公式计算结果的对比验证了该模型的合理性.在此基础上,研究了液力变矩器工作腔及进出口油腔内油液压力对总轴向力的贡献大小,得出变矩器壳与涡轮间的传动油压力是工作轮所受轴向力大小的主要影响因素.通过在涡轮轮毂上开设减荷孔,能有效减小作用在泵轮与涡轮上的轴向力,对提高相应支撑轴承的寿命有很大帮助.

为了在提高液力变矩器经济性的同时不降低动力性,提出以各轮进出口角为优化参数的优化策略.提出一种参数网格化,不依赖于惩罚函数而对约束进行处理的新的算法.进行了实例分析,得到较好的结果,证明了该策略以及算法的可靠性.

论述了液力变矩器现代设计分析理论的主要特点和发展过程,对研究成果较多的流场试验研究和仿真研究,以及关键设计参数进行了分析。对试验研究的主要设备和数据处理方法、数值仿真研究影响较大的标准k-ε模型和混合面技术进行了阐述,并在充分考虑了以前研究成果和作者实践的基础上讨论了液力变矩器的未来研究方向。

应用计算流体动力学 (CFD)方法 ,采用非结构网格和稳态交互面技术模拟了液力变矩器三维内流场 ,并与试验相对照 ,验证了数值模拟的正确性 .分析了泵轮、涡轮进口面、中弦面、出口面的流场特征形态及中弦面的二次流动现象 ,计算了泵轮、涡轮进口面至出口面能量损失分布 ,分析了涡轮叶片动量矩的分配 .

液力变矩器工作过程中流体与结构的耦合作用不仅影响其性能,还会产生液流激振力,导致结构的振动疲劳甚至破坏。基于MFX-ANSYS/CFX耦合平台,研究了流固耦合问题的求解方法及其关键技术。采用有限体积离散方法、SIMPLE速度-压力耦合算法、切应力输运(SST)湍流模型以及非结构化网格,对液力变矩器的流固耦合作用进行了数值模拟,分析了其耦合特性,对液力变矩器涡轮叶片结构的优化设计进行了验证。

综述国内外在液力变矩器流场分析与设计方法方面的研究现状,分析、总结了相应的研究进展及取得的成果,指出了其发展趋势.

自动变速器中的滑摩离合器滑摩时发动机的动力同时通过液力传动和机械滑摩传动两条路线传递,它能够在大范围内提高传动效率。文中推导了汽车自动变速系统在滑摩过程中的功率平衡方程,并利用该方程计算了滑摩过程的控制油压,选择合理的滑摩控制区域能够显著提高自动变速传动系统的传动效率和缓冲、抗振性能。该控制区域应该从发动机的扭振状况、变矩器离合器的滑摩率和功率分配比、变矩器的输出特性以及自动变速系统的换挡规律多个方面进行考虑。

应用计算流体动力学 (CFD)方法 ,采用非结构网格和稳态交互面技术 ,模拟了液力变矩器三维内流场 ,并与试验相对照 ,验证了数值模拟的正确性。分析了泵轮进口、中弦面、出口面速度场和压力场 。

以液力变矩器稳态内流场问题为对象,对处理多旋转区域耦合问题的两种典型方法,即多参考坐标系(MRF)模型和混合面模型进行理论研究,并对比采用两种模型后的仿真结果,流场分析的结果表明采用MRF模型时预测的液力变矩器性能与试验吻合的较好,残差收敛效果好;而且,MRF模型在交界面上的模拟比混合面模型更接近实际流场。因此,采用MRF模型是进行液力变矩器内流场分析的有效方法。

针对叶轮系统结构设计优化问题,利用有限元分析软件ANSYS Workbench对某型汽车液力变矩器叶轮建立有限元模型进行模态分析,得到工作轮的各阶固有频率及相应振型,同时考虑结构应力刚化和旋转软化对运动状态下叶轮固有频率的影响,分析了可能产生的共振频率,为变矩器的结构改进、结构优化和动力修改提供理论依据。