机械工程学报

作者：郑秋霖, 柴博森, 耿冬妮, 范文赫, 李涛, 冉子林

单位：1. 吉林大学机械与航空航天工程学院 长春 130025;2. 吉林大学重庆研究院 重庆 401120;3. 吉林大学汽车底盘集成与仿生全国重点实验室 长春 130025;4. 重庆交通大学机电与车辆工程学院 重庆 400074

关键词：液力变矩器,计算流体动力学,粒子图像测速,涡识别方法,阈值选择；

基金：国家自然科学基金(52075212)、重庆市自然科学基金(CSTB2023NSCQ-MSX0321)、吉林省教育厅科学研究(JJKH20250078KJ)、吉林大学汽车底盘集成与仿生全国重点实验室自由探索(ascl-zytsxm-202010)、吉林大学“大学生创新创业训练计划”(202410183135)和浙江省博士后科研择优(ZJ2024164)资助项目

液力变矩器内部非定常多尺度涡动力学特性支配并影响其流场结构演化过程。基于计算流体动力学理论，采用应力混合涡湍流模型(Stress-blended eddy simulation，SBES)数值模拟失速工况下液力变矩器油介质与水介质流场，对比分析不同介质下流场结构的相似性及差异性，综合评价以水介质开展流场演化规律科学研究的可行性，通过粒子图像测速(Particle image velocimetry，PIV)可视化试验验证水介质仿真结果的准确性。研究采用不同涡识别方法提取液力变矩器非定常多尺度涡系结构，从流道空间整体重构效果及叶片近壁面湍流局部结构辨识两个方面，分析评价不同涡识别方法。结果表明：① Q准则阈值选择盲目性大，涡系重构效果依赖经验；Ω方法涡系整体重构效果好，但是针对叶片近壁面区域多尺度涡系辨识能力薄弱，弱涡结构特征识别丢失；Ω-Liutex方法空间多尺度涡系重构效果最佳，强涡、弱涡结构细节特征提取能力强，阈值选择敏感性低，涡系重构效率高；② 油介质与水介质整体流场仿真结果具有高度相似性，但是因介质黏度影响，叶片近壁面局部流场特征存在差异性，油介质涡系重构更加饱满，叶轮之间流动连续性更强。研究结果可为液力变矩器流场演化规律解析及叶栅结构正向设计提供一定的技术指导。

来源：2025年第18期

《机械工程学报》期刊编辑部

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