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液力偶合器的CAD及其动态特性的理论研究

作　者: 李翠翠
导　师: 尹明德
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 液力偶合器参数化建模 CFD 数值模拟 Matlab 曲面拟合
分类号: TH137.331
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 55次
引　用: 1次
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内容摘要

本研究课题来自安徽合力叉车有限公司,针对叉车使用背景下的液力偶合器进行详细研究分析。利用Pro/E建模软件和CFD流场分析软件对液力偶合器的内部流场进行了数值计算,并对结果进行了详细分析。得到液力偶合器在额定工况下的输出转矩,并与厂家所提供的实际应供过程中的结果进行对比分析。最后通过C语言编程将额定工况下的数据扩充到整个工作范围之内。本文具体研究内容主要有以下几个方面:(1)运用Pro/E软件,通过简化假设,用参数化方法对液力偶合器各零部件建模、装配、并进行干涉分析。(2)提取部分流道实体,结合研究情况,根据理论计算结果,在gambit软件中进行网格划分、质量检查、确定边界条件和区域。(3)将划分好网格的模型导入fluent软件中进行数值模拟,利用选好的模型和算法对充液率分别为80%和30%两种条件下进行数值模拟,并根据数值模拟结果对不同充液率下液力偶合器内部速度场、压力差、液相等的对比分析和力矩检测并与实验数据进行对比,验证数值模拟的精度和正确性。(4)基于数值模拟结果,通过Matlab编程得到液力偶合器的数学模型,并通过Matlab曲面拟合,将液力偶合器额定工况范围附近的试验曲线扩充到整个工作范围之内。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
图清单  9-11
表清单  11-12
第一章绪论  12-18
  1.1 研究目的和意义  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-15
  1.3 气液两相流的研究进展  15-17
  1.4 本文研究内容  17-18
第二章气液两相流动力学分析  18-32
  2.1 气液两相流动简介  18
  2.2 气液两相流的研究方法  18-19
  2.3 CFD 中多相流模型的选择  19-20
    2.3.1 CFD 中多相流模型的分类  19-20
    2.3.2 多相流模型的选择  20
  2.4 两相流动的流体动力学控制方程  20-23
    2.4.1 连续性（质量守恒）方程  20-21
    2.4.2 Navier－Stokes 方程（伯努力或动量守恒方程）  21-23
    2.4.3 能量守恒方程(energy conservation equation)  23
  2.5 三维湍流模型  23-30
    2.5.1 湍流流动的特征  23-24
    2.5.2 湍流的数值模拟方法  24-26
    2.5.3 湍流流动基本方程（雷诺时均方程）  26-28
    2.5.4 标准k? ε两方程模型  28-30
  2.6 本章小结  30-32
第三章液力偶合器三维参数化模型及计算网格的划分  32-61
  3.1 液力偶合器工作原理简介  32-33
  3.2 液力偶合器参数化建模  33-39
    3.2.1 参数化设计简介  33-34
    3.2.2 液力偶合器主要零部件建模  34-37
    3.2.3 液力偶合器装配图的建立  37-39
  3.3 装配图的干涉检查  39
  3.4 流道网格模型的划分  39-42
    3.4.1 三维模型的简化  39-40
    3.4.2 将流道模型导入gambit 中  40
    3.4.3 流道网格模型的划分  40-42
  3.5 流场的数值计算  42-60
    3.5.1 CFD 软件结构  42-43
      3.5.1.1 Fluent 软件介绍  42-43
      3.5.1.2 Fluent 软件的组成  43
    3.5.2 CFD 的求解过程  43-60
      3.5.2.1 总体计算流程  43-60
  3.6 本章小结  60-61
第四章液力偶合器部分充液流场数值模拟  61-79
  4.1 计算流体力学概述  61
  4.2 泵轮内流场分析  61-66
    4.2.1 泵轮流道叶片流场分析  61-62
    4.2.2 泵轮流道内径向剖面的流场特性  62-64
    4.2.3 泵轮流道内轴面剖面的流场特性  64-66
  4.3 涡轮内流场分析  66-70
    4.3.1 涡轮流道叶片流场分析  66-67
    4.3.2 涡轮流道内径向剖面的流场分析  67-69
    4.3.3 涡轮流道轴向剖面的流场分析  69-70
  4.4 整体流场分析  70-77
    4.4.1 整体流道的速度场分析  70-72
    4.4.2 整体流道的静压力场分析  72-73
    4.4.3 整体流道内轴面剖面的流场分析  73-76
    4.4.4 整体流道液相体积分布  76-77
  4.5 本章小结  77-79
第五章液力偶合器实验结果与数值模拟结果的对比及特性测试分析  79-83
  5.1 液力偶合器特性预测的方法  79
    5.1.1 损失模型法  79
    5.1.2 数值方法  79
  5.2 液力偶合器特性参数  79-80
    5.2.1 转差率  79-80
    5.2.2 泵轮力矩系数  80
  5.3 液力偶合器外特性计算分析  80
  5.4 实验结果与数值计算结果对比分析  80-81
  5.5 不同泵轮转速条件下外特性曲线绘制  81-82
  5.6 本章小结  82-83
第六章基于仿真特性曲线的数学模型研究  83-88
  6.1 数学模型研究的必要性和研究目标  83
  6.2 液力偶合器实际输出力矩数学模型的建立  83-85
  6.3 MATLAB 中模型求解  85-87
    6.3.1 系数求解  85
    6.3.2 实验曲线扩充  85-87
    6.3.3 曲面拟合  87
  6.4 本章小结  87-88
第七章全文总结及展望  88-89
参考文献  89-95
致谢  95-96
在学期间的研究成果及发表的学术论文  96-97
附录1 二维扩充曲线程序  97-98
附录2 三维扩充曲线程序  98-100
附录3 曲面拟合程序  100-101

液力偶合器的CAD及其动态特性的理论研究

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