案例丨汽车自动挡液力变矩器计算

2017-08-03

今天,分享一个汽车自动档中的液力变矩器仿真计算案例,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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