基于损失分析的变矩器性能提升的设计方法[外文翻译].doc

基于损失分析的变矩器性能提升的设计方法

1.摘要
本文介绍了汽车变矩器的几何设计参数与效率（与内部流动特性有关）之间的关系。以涡轮的叶片偏角和泵轮流道的收缩率为例，分析了每个设计参数对内部流动特性及损失产生的影响。在数值计算中采用了三维粘性流动分析的方法；损失分析时，采用了由作者自己提出的一种方法；对于近壁面的流动，采用了类似于油膜法的可视化试验方法。实验与数值分析的结果表明二者的趋势很好地吻合。
2.符号标记：
E：比能；
e：速比；
N：转速；
P：静压力；
：总压力；
s：子午面上设计线的长度；
T：转矩；
t：转矩比
U：叶片的圆周速度；
V：绝对速度；
W：相对速度；
A：流道断面面积；
：涡轮的叶片偏角；
：收缩比[=1-( )]；
　　 η：效率；
ρ：密度；
ω：角速度。
下标：
0：泵轮出口半径或作为比较标准处；
1：泵轮；
2：涡轮；
3：导轮；
c：循环的；
θ：圆周的；
(i，j)： i=1：泵轮；j=1：入口；
i=2：涡轮；j=2：出口；
i=3：导轮；j=3：任意位置。
上标：
*：无因次的。

3.引言
多年来专家们在研究汽车变矩器的内部流动特性方面做过很多尝试，因为其液力性能对汽车的燃油经济性和动力性有重要的影响。这些研究中，采用了一种试验方法，即将五孔式的皮托管安装在变矩器的三个元件之间来估计各元件的效率 。另一种试验方法使用激光多普勒速度计（LDV）测量导轮和泵轮的流动速度 。尽管如此，测量变矩器内部流场仍然很困难，因为它是密封结构，而且各部分叶片的转速不同。
近年来由于计算机和数值计算方法的突破性进展，计算流体力学（CFD）方法中的纳维—斯托克斯方程通过数值计算得到解决，因此该方法越来越得到广泛的应用。除了基于合适的假定边界条件分别对变矩器各元件进行计算外，研究人员还尝试同时分析三个元件的内部流动特性。在到目前为止报道出的成果中，有些详细解释了试验数据，考虑了二次流这样定性的趋势以及边界层分离。开始获得了关于流动特性的有价值的数据。但是，文献中仍然没有任何关于利用数值计算方法分析真实变矩器的关键设计参数和综合液力性能（与内部流动特性相关）之间关系的报道。