机械工程学报

作者：柴博森, 丛皓, 杨昊旻, 潘军, 朱国仁

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

关键词：液力变矩器,计算流体动力学,叶片出口角,三维涡,流速场；

基金：国家自然科学基金(52075212)、重庆市自然科学基金(CSTB2023NSCQMSX0321)、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)、吉林省教育厅科学研究(JJKH20220977KJ)、长安大学中央高校基本科研业务费专项资金(300102251511)和中国博士后科学基金(2018M641776)资助项目。

液力变矩器导轮叶片角度优化是改进其性能的一种重要且经济的设计方案。基于计算流体动力学数值模拟液力变矩器流场并预测外特性，重构导轮流道三维涡系结构并提取二维截面流速场和涡量场，通过内/外特性的定性和定量对比分析，揭示导轮叶片出口角变化对液力变矩器性能的影响规律。结果表明：① 在低速比工况下，减小导轮叶片出口角，变矩比基本不变，泵轮转矩系数明显降低，尤其在28°～22°角度变化区间内降幅最为敏感；② 液流冲击导轮叶片头部形成圆柱绕流，随着导轮叶片出口角减小，圆柱绕流连贯性强化，曲率半径逐渐减小，叶片压力面附着涡拉伸变形，叶片吸力面长条涡逐渐向流道中部偏移，出口角为20°时其与附着涡汇集，能量集聚，引起叶片尾部射流流速增大，造成携能多尺度涡撕裂、碰撞，导致涡脱落现象加剧；③ 减小导轮叶片出口角引起泵轮进口流速增大，导致泵轮转矩降低，致使泵轮转矩系数下降。基于流场结构与外特性参数的分析，揭示导轮叶片出口角对性能的影响规律，研究结果可为液力变矩器叶片设计及性能优化提供一定的技术指导。

来源：2024年第11期

《机械工程学报》期刊编辑部

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