液力变矩器流体-固体耦合压力脉动分析

闫清东，刘博深，魏巍（.北京理工大学机械与车辆学院，北京0008；2.北京理工大学车辆传动国家重点实验室，北京0008）



液力变矩器流体-固体耦合压力脉动分析

闫清东1，2，刘博深1，魏巍1，2
（1.北京理工大学机械与车辆学院，北京100081；2.北京理工大学车辆传动国家重点实验室，北京100081）

摘要：在冲焊型高功率密度液力变矩器的设计过程中，需要考虑在油液非定常流动下叶片所受压力载荷脉动，以及在载荷脉动激励下结构的振动响应。采用基于动网格的流体-固体耦合方法，沿叶片入口至出口方向设定监测点，分析对应位置压力载荷脉动与叶轮振动时域特性，对载荷脉动进行频率转换并对叶轮模态进行频域分析。分析表明:涡轮叶片所受压力载荷脉动幅值最大处位于叶片入口与外环连接处；压力载荷脉动与叶片振动的幅值沿叶片入口到出口逐渐减弱，且随着速比升高载荷脉动幅值与叶片振动响应明显减弱；涡轮脉动峰值频率在叶轮第2阶与第3阶模态之间，随速比升高，压力载荷脉动频域幅值明显减弱。

关键词：兵器科学与技术；液力变矩器；流体-固体耦合；压力脉动；结构振动

0 引言

液力变矩器是一种广泛应用于传动的液力元件，其叶轮内部流场压力脉动是引起叶轮工作不稳定的主要原因之一。变矩器内流动复杂，尤其是在起动工况时泵轮、涡轮较大的转速差引起的非定常流动现象较为明显。

王玉川等［1］采用基于RNG和滑移网格的方法对不同工况下离心泵进行瞬态流场分析，分析了叶片压力脉动主频与叶轮转频的关系，认为叶轮出口处附近随时间变化的漩涡是内部流动不均匀的主要原因，这使得压力脉动强度增大。……