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湿式双离合器冷却系统热流耦合分析
| 论文题名： | 湿式双离合器冷却系统热流耦合分析 |
| 关键词： | 汽车传动;湿式双离合器;油路冷却系统;热流耦合 |
| 摘要： | 湿式离合器作为车辆传动系统的主要动力传递部件，其良好的工作性能可保证汽车起步平稳和换档顺畅，提高行驶平顺性等。其中，湿式双离合器的出现，可以有效改善车辆启动换挡迟滞现象，减小发动机动力损耗。在工作过程中，湿式离合器通过转矩传递来输送功率。此时，摩擦片和对偶钢片以不同转速进行旋转并逐渐接合，从而产生大量热量。而当滑摩热长时间存在于离合器内部时，其摩擦元件的温度会急剧上升，造成表面材料流失或剥蚀等，直接降低其使用寿命，甚至造成车辆换挡失效引发事故。因此，良好的冷却系统对于提高湿式双离合器的性能具有重大意义。本文基于计算流体力学和传热学基本理论，以湿式双离合器为研究对象，对冷却系统油路传热特性和性能优化展开了研究。本文的研究内容及成果如下： 首先，分析湿式双离合器滑摩过程中的液体流动特性、生热机理与热传递特性，对湍流运动类型、热交换形式以及多物理场耦合分析理论进行研究，计算油路各壁面的对流换热系数以确定热边界条件，作为后续研究的理论基础。 其次，综合考虑油液黏温特性、气液两相混合效应，搭建含径向槽的内离合器模型，采用有限体积法对离合器接合过程中油路的散热特性进行数值模拟。得到空气运动路径和气液混合分布图，进一步研究气液混合对油液换热特性的影响规律。以离合器的工况参数和结构参数作为影响因素，以壁面热传递、油气分布和温度分布等为评价指标，采用单一因素控制法研究各因素对油路热交换性能的影响规律。另外，通过正交法建立多因素正交仿真方案，计算得到主要影响因素和次要因素，以及各个因素的最佳水平搭配。接着，基于径向沟槽，以槽角的方向和大小进行优化仿真。结果表明，负向槽角的摩擦片热传递性能较高，最佳槽角大小的确定需要依据离合器工作转速范围。 然后，基于内离合器油路模型，搭建径向嵌套式双离合器模型，以入口流量为影响因素，分别研究内外离合器两种滑摩工况下热传递情况。研究发现，油温最高值均是在运动的摩擦片最外径处；流量的改变可有效降低内离合器滑摩工况下摩擦副流域温差和出油温度，但对外离合器滑摩工况的冷却性能改善影响不大。该CFD仿真结构和结论可以在日后湿式双离合器换挡时刻流量匹配的问题上提供一定的理论参考价值。 最后，搭建车用湿式离合器热流体特性试验台架，采取定扭矩作为试验生热条件，研究入口流量、相对转速、入油孔数目与出油温度的关系，仿真结果与试验数据的变化曲线趋于一致，确保油路理论建模的正确性和合理性。 |
| 作者： | 成宵 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 朱茂桃 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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