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液力偶合器叶轮与流体的流固耦合模拟与分析

王永权  
【摘要】: 本文结合国家高技术研究发展计划(“863”计划)专题课题“大型泵与风机液力调速节能关键技术研究”(2007AA05Z256),基于有限元理论,采用弱耦合法对液力偶合器叶轮、叶片与流体的流固耦合问题进行模拟与分析。根据数值模拟的结果对比分析不同充液率,不同工况下流固耦合对液力偶合器性能的影响。全文的主要研究内容有以下几个方面: (1)探讨流固耦合问题的特点及耦合机理,对现有流固耦合的多种计算方法和计算模型进行详细的对比分析,指出本文所选用的计算模型,选择合适的流固耦合数值模拟的求解算法; (2)建立YOCQZ450型液力偶合器的三维实体模型和流道模型,并对其进行网格离散,根据液力偶合器的实际工作情况,设置适当的边界条件;利用流体分析软件对其进行三维流场数值模拟计算,得到液力偶合器不同充液率时,不同工况下的压力场的分布情况; (3)在三维流场计算的基础上,将叶轮、叶片网格模型导入有限元分析软件中进行分析,将流场计算的压力值利用一定的方法加载到有限元模型上,得到叶轮、叶片在受到流体冲击和离心力作用下产生的变形和应力分布情况,并得出叶片表面所受应力的最大值; (4)将变形后的叶片模型导出,重新建立流体的计算模型,然后导入流体分析软件中再次进行变形后的流场计算,观察变形后的叶片对流场的扰动,对比液力偶合器内部变形前后的流场分布情况,以及流体载荷的分布和大小; (5)经过上述研究,总结出相关结论。


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