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液力缓速器流场仿真及有限元分析
| 论文题名： | 液力缓速器流场仿真及有限元分析 |
| 关键词： | 车辆工程;液力缓速器;流场仿真;有限元分析 |
| 摘要： | 液力缓速器是应用最广泛的一种车辆辅助制动装置，利用动轮旋转带动内部油液流动，然后冲击定轮叶片，靠油液反作用力产生制动力矩，使车辆减速。本文基于CFD和FEA平台，利用VB、CATIA、ICEM-CFD、FLUENT、MATLAB、ANSYS等专业软件，对满充液条件下的液力缓速器内流场进行了仿真分析，获得了工作腔内部油液的流动规律以及压力场和速度场的分布情况。并分析了液力缓速器动轮和定轮的强度和模态。基本上建立了一整套液力缓速器流场分析和有限元分析方法。这对自主研发生产液力缓速器的有一定的指导作用。 论文介绍了液力缓速器在国内外的发展应用情况、优缺点及其今后的发展趋势，阐述了液力缓速器的基本工作原理和组成部分。 为了实现液力缓速器参数化建模，将液力缓速器的循环圆直径、叶片数目、厚度和倾角作为可变参数，利用CATIA中的Automation API的二次开发功能，通过编写VB的宏命令来驱动CATIA生成液力缓速器动轮和定轮模型。对模型进行一定的简化，抽取液力缓速器周期流道模型以进行内流场分析，抽取有限元模型以进行强度和模态分析。 将抽取好的流道模型导入到ICEM-CFD软件中，利用映射法对动轮和定轮流道模型进行规则的六面体网格划分。在FLUENT软件中设置湍流模型为标准k-ε模型，速度-压力耦合算法为SIMPLE算法，离散格式为一阶迎风格式，使用标准的壁面函数。选择滑移网格技术来模拟动轮和定轮之间的相对运动。进行迭代计算，当监测值收敛后，将CFD计算得到的制动力矩值和试验值对比，验证了三维流场计算的准确性。对动轮转速为2000r/min工况下的压力场、速度场进行了详细分析。 利用ANSYS读取前面建立的三维模型，划分网格得到有限元模型。由于流道模型和有限元模型的网格体系不同，需要利用MATLAB对CFD分析得到的叶片液压力值进行插值处理，获得ANSYS网格对应的节点力，施加精确的载荷数据。然后分别对液力缓速器动轮和定轮进行强度分析。采用Block Lanczos提取方法提取液力缓速器的动轮和定轮的前八阶模态，比较各阶模态的振型。由于动轮和定轮的最小共振频率都大于外部的激振频率，说明能够避免共振的发生，结构设计是合理的。 |
| 作者： | 杨涛 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 过学迅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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