閉環液力變矩器系統動態三維CFD仿真的資料詳細講解

　　本文詳細介紹了SIMERICX?自動變速器和SIMERICX?自動變速器系統的穩態性能和SIMERICX?自動變速器性能的預測。模擬的重點是預測7種不同變矩器設計的不同渦輪-葉輪轉速（速比）下液力變矩器的性能特性，并確定70°C溫度下的耦合點。計算范圍包括所有葉輪、渦輪和反應器葉片的復雜三維設計、油在上述三個部件之間的流動路徑以及這些部件之間的泄漏間隙。模擬中捕捉到的物理量包括流場中的紊流以及在預測耦合點時對單向自由輪反應器流固耦合的嚴格處理。反應器的一維旋轉動力學模型可以模擬從0到0.99的整個速比范圍。求出各轉動部件瞬態轉矩的積分值，以確定轉矩比、K系數和效率。與硬件測量結果的比較表明，測試結果與仿真結果之間的差異小于5%。模擬所用數值方案的一致性、極快的運行時間以及與試驗測量值的密切比較，為使用PumpLinx作為模擬整個變矩器系統的工具增加了價值。

　　介紹

　　液力變矩器常用于汽車、公共汽車、機車和建筑設備中，用于發動機和自動變速器之間的平穩扭矩傳遞。典型的變矩器橫截面，如圖1所示，是一種循環水動力混流渦輪機械（包含軸向和徑向流），具有三個獨立的葉片葉柵元件，控制內部流場。在變矩器中，泵總成與發動機相連，渦輪總成與變速器相連。在起動、行駛和滑行條件下，扭矩將通過變矩器從發動機傳遞到變速器。汽車的燃油效率在很大程度上取決于變矩器在任何情況下有效傳遞扭矩的能力。車內的每個變矩器都有獨特的葉片設計，以匹配動力和燃油效率之間的有效平衡。這些設計是通過優化葉片角度來實現的，以滿足所需的扭矩比（TR）和K系數。離心式液力變矩器的一些工作用途與離心式液力變矩器類似。對于變矩器的葉輪側：（a）流體從進氣口軸向進入該區域，（b）與發動機側相連的葉輪固體隨發動機轉速旋轉，并加速流體沿徑向和切向流向葉片，（c）流體壓力增加，以及流體離開葉輪區域，以與渦輪葉片正交的角度進入渦輪區域。在液力變矩器的渦輪部分：（a）葉片的形狀設計成將流體的壓力改變為渦輪部件的旋轉，（b）葉片的方向也應使流體在渦輪返回葉輪之前軸向離開渦輪進入反應器。在反應器領域：（a）葉片設計使得來自渦輪機的流量被重定向到泵中，（b）反應器有一個單向離合器，確保它只沿著渦輪機的旋轉方向旋轉，（c）反應器最初是靜止的，當到達耦合點時，反應器開始以一定的速度旋轉。圖2顯示了葉輪、渦輪機和反應器組件上葉片結構的特寫視圖。對于液力變矩器，其性能特性，如轉矩比、k系數和效率通常從失速到巡航運行范圍進行研究。然而，變矩器可以在巡航點以外的高正速比下工作。在高速比（超過1）時，渦輪超速并超過葉輪的速度。