闭环液力变矩器系统动态三维CFD仿真的资料详细讲解

　　本文详细介绍了SIMERICX®自动变速器和SIMERICX®自动变速器系统的稳态性能和SIMERICX®自动变速器性能的预测。模拟的重点是预测7种不同变矩器设计的不同涡轮-叶轮转速（速比）下液力变矩器的性能特性，并确定70°C温度下的耦合点。计算范围包括所有叶轮、涡轮和反应器叶片的复杂三维设计、油在上述三个部件之间的流动路径以及这些部件之间的泄漏间隙。模拟中捕捉到的物理量包括流场中的紊流以及在预测耦合点时对单向自由轮反应器流固耦合的严格处理。反应器的一维旋转动力学模型可以模拟从0到0.99的整个速比范围。求出各转动部件瞬态转矩的积分值，以确定转矩比、K系数和效率。与硬件测量结果的比较表明，测试结果与仿真结果之间的差异小于5%。模拟所用数值方案的一致性、极快的运行时间以及与试验测量值的密切比较，为使用PumpLinx作为模拟整个变矩器系统的工具增加了价值。

　　介绍

　　液力变矩器常用于汽车、公共汽车、机车和建筑设备中，用于发动机和自动变速器之间的平稳扭矩传递。典型的变矩器横截面，如图1所示，是一种循环水动力混流涡轮机械（包含轴向和径向流），具有三个独立的叶片叶栅元件，控制内部流场。在变矩器中，泵总成与发动机相连，涡轮总成与变速器相连。在起动、行驶和滑行条件下，扭矩将通过变矩器从发动机传递到变速器。汽车的燃油效率在很大程度上取决于变矩器在任何情况下有效传递扭矩的能力。车内的每个变矩器都有独特的叶片设计，以匹配动力和燃油效率之间的有效平衡。这些设计是通过优化叶片角度来实现的，以满足所需的扭矩比（TR）和K系数。离心式液力变矩器的一些工作用途与离心式液力变矩器类似。对于变矩器的叶轮侧：（a）流体从进气口轴向进入该区域，（b）与发动机侧相连的叶轮固体随发动机转速旋转，并加速流体沿径向和切向流向叶片，（c）流体压力增加，以及流体离开叶轮区域，以与涡轮叶片正交的角度进入涡轮区域。在液力变矩器的涡轮部分：（a）叶片的形状设计成将流体的压力改变为涡轮部件的旋转，（b）叶片的方向也应使流体在涡轮返回叶轮之前轴向离开涡轮进入反应器。在反应器领域：（a）叶片设计使得来自涡轮机的流量被重定向到泵中，（b）反应器有一个单向离合器，确保它只沿着涡轮机的旋转方向旋转，（c）反应器最初是静止的，当到达耦合点时，反应器开始以一定的速度旋转。图2显示了叶轮、涡轮机和反应器组件上叶片结构的特写视图。对于液力变矩器，其性能特性，如转矩比、k系数和效率通常从失速到巡航运行范围进行研究。然而，变矩器可以在巡航点以外的高正速比下工作。在高速比（超过1）时，涡轮超速并超过叶轮的速度。