案例丨汽车自动挡液力变矩器计算
今天,分享一个汽车自动档中的液力变矩器仿真计算的案例,本案例中使用了CFX软件配合ICEM,快速生成计算模型求解旋转机械问题。
问题描述:
需要求解:1、液力变矩器流场、压力场? 2、液力变矩器矩比、效率?
液力变矩器内流体物性(油):
流体密度=0.816 g/cm^3 = 816 kg/m^3
粘性系数=7.0 cSt à 0.005712 Pa﹒s
部件 | 泵轮 | 涡轮 | 导轮 |
叶片数 | 37 | 29 | 18 |
转速 | 2600 rpm | 2080 rpm | 0 rpm |
备注: 速比=2080/2600=0.8 |
计算模型:
• 为了减少计算量,同时保证计算精度,我们使用周期性边界条件:计算模型包含两个泵轮流道、两个涡轮流道、一个导轮流道,软件自动完成各轮之间的Pitch Ratio.如图分别为计算模型,泵轮网格,涡轮网格,导轮网格。
边界条件:
周期性条件:
3对周期性条件(分别是泵/涡/导轮的两侧面)
各轮交界面:
Stage (周方向平均手法)
Pump ßà Turbine
Turbine ßà Stator
Stator ßà Pump
壁面条件:
No-Slip 条件,Smooth wall
内环/外环/叶片(Hub/Shroud/Blade)
转速:
泵轮2600rpm,涡轮2080rpm
计算结果:
泵轮转矩= -152.07(N m)
涡轮转矩= 164.83(N m)
矩比=1.084
速比:e = No/Ni = 0.8 (已知)
矩比: t = To/Ti = 1.084
效率:η= t ×e = 0.867
工况1 | 工况2 | 工况3 | |
泵轮转速 | 2600 rpm | 2600 rpm | 2600 rmp |
涡轮转速 | 0 rpm | 1040 rpm | 2080 rpm |
速比 | 0.0 | 0.4 | 0.8 |
矩比 | 2.020 | 1.535 | 1.084 |
效率 | -- | 0.614 | 0.867 |
小结:
典型工况结果:速比0.8时,矩比1.084,效率为0.867;
如果能够通过优化叶型避免泵轮涡流和涡轮吸力面流动边界分离,则此液力变矩器的效率可以得到进一步提高;
根据所得液力变矩器性能曲线,速比为0.8时效率最高。
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