[发明专利]仿真预测液力变矩器性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于计算流体力学(CFD)技术的预测方法，更确切地说，本发明涉及一种利用商业软件ANASYS ICEMCFD仿真预测液力变矩器性能的方法。

背景技术

液力变矩器(Hydraulic Torque Converter)又称液力变扭器、扭力转换器、液体离合器等。它是液力机械式自动变速器(AT)的核心部件，由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，液力变矩器安装在发动机和变速箱之间属变速箱系统零件，是替代传统摩擦片离合器实现自动变速的关键部件。

传统的变矩器设计一般是根据一维束流理论，计算出变矩器的各个叶轮参数，然后依据经验公式计算变矩器的原始特性曲线，然后再试制样机，进行外特性实验，修正设计参数，反复修改直到达到设计要求，设计在很大程度上依赖设计者的工作经验，变矩器的开发周期长，成本高。

目前数值计算研究变矩器主要集中在单流道稳态模拟计算。单流道模型是基于一维束流理论，忽略无叶栅区的影响，忽略两个油道之间的交互影响，对模型的简化很多，从而不能正确全面的反应液力变矩器内部流场的运动情况。少有的全流道仿真预测变矩器性能的方法也是基于商业计算流体力学前处理软件的自动划分网格功能，网格质量不高，而且数量较多，浪费计算机资源而不能提高计算精度。现有的方法没有考虑网格划分与数值计算之间的关系，没有划分边界层网格，没有考虑到壁面函数法对网格质量的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服当前预测变矩器性能方法中精度不高、网格数量多、计算量大等问题，提供一种通过六面体网格全流道模型数值计算准确模拟变矩器内部流场分布，仿真预测液力变矩器性能的方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的仿真预测液力变矩器性能的方法的步骤如下：

1.提取计算模型：

(1)提取液力变矩器的循环圆；

(2)提取液力变矩器的全流道模型；

(3)提取液力变矩器的单流道模型；

2.液力变矩器全流道六面体网格模型生成：

(1)导轮全流道六面体网格模型生成；

(2)泵轮和涡轮全流道六面体网格模型生成；

(3)装配网格：

把生成好的泵轮全流道六面体网格模、涡轮全流道六面体网格模、导轮全流道六面体网格模型依次导入到计算流体力学前处理软件GAMBIT中进行装配；

a.分别创建泵轮的旋转轴线、涡轮的旋转轴线与导轮的旋转轴线；

b.把泵轮的旋转轴线，涡轮的旋转轴线分别与导轮的旋转轴线对齐，保证

泵轮、涡轮与导轮同心；

c.把泵轮进口面和导轮出口面对齐，再把泵轮的出口面和涡轮的进口面对齐，同时也保证了涡轮出口和导轮进口面的对齐；

(4)设置边界条件：

a.设置泵轮的进口和导轮的出口为边界条件interface；设置泵轮的出口和涡轮的进口为边界条件interface；涡轮的出口和导轮的进口为边界条件interface；

b.其余的面设置边界条件为壁面；

3.采用Fluent进行数值计算：

把装配好的变矩器全流道网格文件导入到商业计算流体力学软件Fluent中进行数值求解；

4.仿真与实验数据对比

(1)绘制液力变矩器外特性曲线；

(2)仿真结果与实验数据对比。

技术方案中所述的提取液力变矩器的循环圆的步骤如下：

1)在商业三维建模软件CATIA中创建一个垂直于变矩器旋转轴线的平面，用这个平面与液力变矩器的泵轮三维模型、涡轮三维模型和导轮三维模型相交，交线即为液力变矩器的循环圆；

2)由于变矩器三维模型叶片的影响，交线是不完整的，把断开的部分光滑连接起来，连接的时要保证连接端点的相切与曲率的连续，即得到液力变矩器的完整的循环圆；

3)在泵轮和涡轮之间的无叶栅区域a₁b₁b₂a₂中做平分线ab；在涡轮和导轮之间的无叶栅区域e₁f₁f₂e₂中做平分线cd；在导轮和泵轮之间的无叶栅区域c₂d₂d₁c₁中做平分线ef，即形成变矩器仿真过程假设的三个交界面ab、cd与ef。