， ， ， 樹成， ， 博深

(1.北京理工大學(xué) 機械與車輛學(xué)院， 北京 100081； 2.北京理工大學(xué) 車輛傳動國家重點實驗室， 北京 100081)

引言

液力變矩器利用流體作為工作介質(zhì)，實現(xiàn)機械能與流體動能的相互轉(zhuǎn)化，達到柔性傳輸動力的目的。其具有無級變速變矩、自動適應(yīng)性、隔離振動沖擊等優(yōu)良特性。在1905年被發(fā)明以來，經(jīng)過百余年的發(fā)展，液力變矩器被廣泛應(yīng)用于船舶、機車、工程機械、風(fēng)機以及各類軍用和民用車輛上。

傳統(tǒng)的液力變矩器設(shè)計是基于歐拉勢流理論的一維束流設(shè)計方法，其概念清晰，易于編程，計算用時短，經(jīng)過修正后與試驗結(jié)果比較接近，并且對計算能力要求不高，具有工程實用性。但由于液力變矩器內(nèi)部流動為復(fù)雜的三維黏性流動，用一維束流理論進行設(shè)計計算存在計算精度低、依賴于設(shè)計人員經(jīng)驗及需要大量樣機試制等缺點。

隨著計算流體動力學(xué)(CFD)技術(shù)及計算能力的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)能夠?qū)σ毫ψ兙仄鲀?nèi)部三維黏性旋渦流動進行數(shù)值仿真，獲取其內(nèi)部流動速度場、壓力場，進而進行液力宏觀特性的提取，擺脫了一維束流理論的簡化及經(jīng)驗限制，實現(xiàn)了對液力變矩器性能的高精度預(yù)測。同時，隨著微型壓力傳感器、激光多普勒測速(LDV)及粒子成像(PIV)等技術(shù)的成熟，能夠?qū)崿F(xiàn)對液力變矩器內(nèi)部流動狀態(tài)參數(shù)的測量，開展液力變矩器內(nèi)部流動機理研究，進一步提高液力變矩器設(shè)計精度。

國外液力變矩器設(shè)計發(fā)展較早，特別是美國、德國、日本、韓國等汽車工業(yè)發(fā)達國家，已經(jīng)建立起一套完整的液力變矩器三維流動設(shè)計體系[1]，通過對液力變矩器內(nèi)部流動機理的數(shù)值及試驗研究，開發(fā)了液力變矩器系列化型譜。國內(nèi)液力變矩器起步較晚，目前仍處于從一維束流理論向三維流動設(shè)計的過渡階段。北京理工大學(xué)、吉林大學(xué)、同濟大學(xué)等高校在液力變矩器流場分析及測試、流場數(shù)值仿真、葉片設(shè)計及制造工藝優(yōu)化等方面開展了大量研究，正逐漸形成葉柵系統(tǒng)設(shè)計與分析自動化集成的現(xiàn)代設(shè)計理論與方法。本文構(gòu)建了液力變矩器現(xiàn)代設(shè)計流程，建立了車用液力變矩器與發(fā)動機動態(tài)匹配方法及評價體系、集成一維束理論與三維流場分析的特性預(yù)測和葉柵系統(tǒng)優(yōu)化方法及模型、葉輪流固耦合強度分析方法及LDA葉輪內(nèi)部流場測試方法，為進行車用高功率密度液力變矩器研制奠定了理論基礎(chǔ)。

1 液力變矩器現(xiàn)代設(shè)計流程

傳統(tǒng)液力變矩器設(shè)計流程框圖如圖1。傳統(tǒng)液力變矩器設(shè)計首先根據(jù)市場需求及發(fā)動機穩(wěn)態(tài)匹配要求，確定液力變矩器結(jié)構(gòu)尺寸及性能指標；然后利用一維束流理論，結(jié)合設(shè)計人員經(jīng)驗進行特性預(yù)測、角度優(yōu)化，形成初步的葉柵系統(tǒng)；隨后進行工藝設(shè)計及加工制造，其工藝設(shè)計主要采用不斷的試模-修正方式進行；最后對樣機進行試驗，利用試驗數(shù)據(jù)進一步修正一維束流理論中的摩擦損失系數(shù)、沖擊損失系數(shù)等經(jīng)驗參數(shù)，以提高束流理論的設(shè)計精度。這一過程需要進行多輪樣機的設(shè)計、制造、試驗才能達到一定精度，故傳統(tǒng)液力變矩器設(shè)計方法由于束流理論精度低、較大的依賴于設(shè)計人員經(jīng)驗而導(dǎo)致其設(shè)計周期長、研制成本高，且一次設(shè)計成功率較低。

圖1 傳統(tǒng)液力變矩器設(shè)計流程

液力變矩器現(xiàn)代設(shè)計流程框圖如圖2所示。首先由市場需求及液力變矩器與發(fā)動機動態(tài)匹配進行液力變矩器結(jié)構(gòu)尺寸和設(shè)計指標的優(yōu)化；隨后進行基于三維流場仿真的葉柵優(yōu)化設(shè)計，結(jié)合參數(shù)化葉片設(shè)計、三維流場計算及多目標全局優(yōu)化算法，在設(shè)計空間對液力變矩器葉柵系統(tǒng)進行優(yōu)化，同時利用三維流場測試技術(shù)進一步修正三維流場仿真模型以提高其計算精度；完成葉柵系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計后，利用流固耦合分析進行葉片、葉輪結(jié)構(gòu)強度計算，實現(xiàn)對葉片厚度、葉輪結(jié)構(gòu)的進一步優(yōu)化及輕量化設(shè)計；然后利用工藝仿真軟件對液力變矩器制造工藝進行評估及優(yōu)化，對鑄造型液力變矩器來說，主要進行葉片形狀評估及拔模工藝評估，對沖壓型液力變矩器來說，主要進行沖壓工藝優(yōu)化及葉片回彈修正；隨后進行樣機制造，并進行葉輪測繪，以檢驗制造質(zhì)量；最后進行樣機試驗。

圖2 液力變矩器現(xiàn)代設(shè)計流程

液力變矩器現(xiàn)代設(shè)計方法采用三維流場仿真技術(shù)作為其特性預(yù)測核心，其設(shè)計精度有較大提高，不需要進行經(jīng)驗參數(shù)的修正，同時采用工藝仿真及評估，實現(xiàn)液力變矩器制造工藝優(yōu)化，縮短了研制周期，降低了研制成本。

1.1 液力變矩器與發(fā)動機動態(tài)匹配

發(fā)動機與液力變矩器匹配的好壞直接影響到動力傳動系統(tǒng)的匹配性能，對整車牽引特性、經(jīng)濟性以及發(fā)動機和液力變矩器各自性能的發(fā)揮都有較大影響。傳統(tǒng)的發(fā)動機與液力變矩器匹配主要是基于穩(wěn)態(tài)工況下得到的發(fā)動機凈外特性與液力變矩器原始特性進行的，然而在車輛實際使用過程中，大多數(shù)時間內(nèi)處于動態(tài)工況。以城市工況汽車為例，動態(tài)工況占50%～90%[2]，眾多理論分析和試驗數(shù)據(jù)均表明車輛的動態(tài)特性與穩(wěn)態(tài)特性存在較大差別，不僅如此，即使車輛運行在穩(wěn)態(tài)工況，柴油機也不一定工作在外特性上，可見傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)匹配的結(jié)果不能完全反映車輛的使用情況，不能很好的發(fā)揮液力變矩器性能。

液力變矩器與發(fā)動機的動態(tài)匹配是指動力傳動系統(tǒng)在負載、駕駛員油門操作均變化的情況下進行匹配，涉及到發(fā)動機動態(tài)模型、液力變矩器動態(tài)模型及發(fā)動機與液力變矩器動態(tài)匹配評價與優(yōu)化三部分。動態(tài)匹配能夠更好的反映各種不同工況下車輛的實際運行過程，有效提高動力傳動系統(tǒng)動力性、經(jīng)濟性[3]。

1) 發(fā)動機動態(tài)模型

發(fā)動機動態(tài)特性主要包括發(fā)動機在油門固定的情況下隨載荷變化的加、減速特性，以及發(fā)動機隨油門變化下的加、減速特性，即發(fā)動機隨負荷及隨駕駛員影響下的動態(tài)特性。發(fā)動機的動態(tài)模型建立較復(fù)雜，為獲得可靠的發(fā)動機動態(tài)模型，采用基于有限試驗數(shù)據(jù)的組合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來預(yù)測發(fā)動機動態(tài)特性。發(fā)動機動態(tài)特性試驗主要包括油門恒定、載荷變化下的加減速特性試驗，載荷恒定、油門變化下的加減速特性試驗，油門、載荷變化下的周期性加減速試驗及ETC循環(huán)下的動態(tài)特性試驗。構(gòu)建了基于有限試驗數(shù)據(jù)的柴油機特性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，可以獲取變油門、變負載等不同加減速動態(tài)工況的柴油機特性。

2) 液力變矩器動態(tài)模型

液力變矩器隨著負載動態(tài)變化表現(xiàn)出來的特性稱為液力變矩器的動態(tài)特性。建立了基于CFD內(nèi)流場分析的液力變矩器動態(tài)特性仿真模型，基于復(fù)雜性測度對CFD仿真模型穩(wěn)健性、可信度進行量化分析，確定了合適的CFD計算邊界條件、湍流模型，提高了液力變矩器動態(tài)特性仿真精度[4,5]。提出了基于混合流道模型的導(dǎo)輪空轉(zhuǎn)特性計算方法，實現(xiàn)了液力變矩器牽引工況、偶合器工況精確特性預(yù)測[6]。

3) 發(fā)動機與液力變矩器動態(tài)匹配評價與優(yōu)化

基于發(fā)動機與液力變矩器的動態(tài)模型，建立了發(fā)動機與液力變矩器動態(tài)匹配模型，利用該模型能夠?qū)崿F(xiàn)定油門變負載、變油門定負載及變油門變負載過程下的動態(tài)匹配。定義了功率輸出系數(shù)φN、扭矩輸出系數(shù)φM和燃油消耗率系數(shù)φge作為動態(tài)匹配評價指標，實現(xiàn)了對發(fā)動機與液力變矩器動態(tài)匹配的評價，各評價系數(shù)計算公式如下：

(1)

式中，NeN為發(fā)動機額定功率；NTav為渦輪軸在一系列設(shè)定的動態(tài)過程中的平均輸出功率，其計算方法如下：

(2)

式中，j=1，2，3，…，m，代表m種預(yù)設(shè)的不同動態(tài)過程，T1T2分別為各個動態(tài)過程的起止時刻，NT(t)為相應(yīng)動態(tài)過程中渦輪軸輸出功率隨時間t變化的函數(shù)。

(3)

式中，Memax為發(fā)動機外特性最大輸出扭矩；MTav為渦輪軸在一系列設(shè)定的動態(tài)過程中的平均輸出扭矩，其計算方法如下：

(4)

式中，MT(t)為相應(yīng)動態(tài)過程中渦輪軸輸出扭矩隨時間t變化的函數(shù)。

(5)

式中，geTav為在一些列設(shè)定的動態(tài)過程中換算到渦輪軸輸出端的平均等效燃油消耗率，其計算公式為：

(6)

式中，geT(t)為一些列設(shè)定的動態(tài)過程中等效渦輪軸燃油消耗率隨時間t變化的函數(shù)。

發(fā)動機與液力變矩器動態(tài)匹配動力性可用φN和φM來評價，經(jīng)濟性可以用φge來評價，其中，φN和φM越大說明動態(tài)匹配動力性越好，φge越大說明動態(tài)匹配經(jīng)濟性越好。

基于以上動態(tài)匹配模型及評價體系，對發(fā)動機與液力變矩器進行了動態(tài)匹配分析及優(yōu)化設(shè)計，分析了液力變矩器有效直徑、傳動系前傳動比等參數(shù)對動力傳動性能的影響(圖3)，從而可基于動態(tài)匹配確定液力變矩器結(jié)構(gòu)尺寸及特性參數(shù)，使得設(shè)計出來的液力變矩器更能滿足實際使用工況的需要，發(fā)揮液力變矩器的最佳性能。

1.2 液力變矩器葉柵優(yōu)化設(shè)計

葉柵設(shè)計是液力變矩器設(shè)計的核心內(nèi)容，直接影響到液力變矩器性能，液力變矩器現(xiàn)代設(shè)計方法利用CFD技術(shù)進行特性預(yù)測，將CFD分析與試驗設(shè)計、智能優(yōu)化算法進行有機集成，形成葉柵優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)，實現(xiàn)液力變矩器設(shè)計的自動化和集成化， 有效提高液力變矩器設(shè)計效率，縮短研制周期[7]。葉柵系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計流程如圖4所示。

圖3 有效直徑和前傳動比對動態(tài)匹配特性影響

圖4 液力變矩器葉柵系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計流程

整個流程主要包括基于快速穩(wěn)態(tài)CFD分析的葉柵系統(tǒng)優(yōu)化和基于高精度瞬態(tài)CFD分析的優(yōu)化結(jié)果驗證兩個過程。

在正向設(shè)計中，設(shè)計初始值可以通過實驗設(shè)計給定，選取性能優(yōu)秀的樣本點作為初始值。也可以通過經(jīng)驗設(shè)計給定較好的設(shè)計初始值，從而加快設(shè)計的收斂。

采用快速穩(wěn)態(tài)CFD分析與高精度瞬態(tài)CFD計算相結(jié)合的方法進行葉柵系統(tǒng)的優(yōu)化?？焖貱FD分析為基于單流道的葉柵系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)流場計算，該計算速度快、適應(yīng)性高并容易實現(xiàn)自動化，適合快速對不同形式葉柵系統(tǒng)進行性能比較，同時結(jié)合優(yōu)化算法對設(shè)計參數(shù)進行優(yōu)化，在較短時間內(nèi)獲得較優(yōu)解?；诳焖貱FD分析的葉柵系統(tǒng)優(yōu)化主要包括葉柵系統(tǒng)參數(shù)化設(shè)計、單流道幾何建模、網(wǎng)格劃分以及周期性穩(wěn)態(tài)CFD計算四個部分組成，為提高設(shè)計效率，這三個部分均實現(xiàn)參數(shù)化及自動化，利用優(yōu)化算法進行驅(qū)動，對不同設(shè)計參數(shù)的葉柵系統(tǒng)進行評估、比較、優(yōu)化，并獲得全局最優(yōu)解。

完成葉柵系統(tǒng)的快速優(yōu)化后，即可利用全流道瞬態(tài)仿真計算液力變矩器內(nèi)部流動狀態(tài)并精確預(yù)測其性能，如果所選液力變矩器能夠滿足指標要求，則輸出設(shè)計結(jié)果，如果不滿足指標要求，則可根據(jù)計算結(jié)果改變?nèi)~柵參數(shù)，重新進行精確特性預(yù)測，直至性能指標滿足要求。

這種設(shè)計方法并沒有直接建立葉柵系統(tǒng)幾何形狀與其性能之間的數(shù)學(xué)模型，而是將CFD計算當(dāng)作一個黑箱，利用優(yōu)化算法去改變?nèi)~柵系統(tǒng)幾何并利用CFD計算進行性能評估，這樣通過大量CFD計算進行液力變矩器虛擬樣機的設(shè)計及優(yōu)化。這種設(shè)計方法精度高，不依賴于設(shè)計人員的經(jīng)驗，不需要大量樣機修正即可獲得較好的結(jié)果，但是這種方法對計算能力要求較高，計算耗時。不過相對于需要制造大量樣機并進行試驗修正的傳統(tǒng)束流設(shè)計方法來說，這種設(shè)計方法仍然有效的縮短了研制周期，節(jié)約了研制成本。利用基于CFD的葉柵集成優(yōu)化系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對葉片數(shù)、循環(huán)圓形狀、葉片安裝角等參數(shù)的分析及優(yōu)化[8-10]，這是利用束流理論無法有效解決的。

1.3 液力變矩器內(nèi)部流場測試

作為液力變矩器現(xiàn)代設(shè)計的核心，三維流場分析的精度直接影響到其設(shè)計精度，開展液力變矩器內(nèi)部流場測試研究，可以獲取其內(nèi)部流場信息，驗證CFD計算模型，同時能夠為CFD計算模型提供精確的邊界條件，提高仿真精度，從而有效提高液力變矩器設(shè)計精度。同時，對液力變矩器內(nèi)部流場的測試可以加深對其內(nèi)部流場特性、損失機理的理解，為液力變矩器優(yōu)化設(shè)計提供技術(shù)支撐。

液力變矩器內(nèi)部流場測試主要包括壓力場測試及速度場測試兩部分，一般采用微型五孔探針壓力傳感器進行液力變矩器內(nèi)部壓力場的測試[11]，利用激光多普勒(LDV)技術(shù)[12]及粒子成像測速(PIV)技術(shù)[13]進行液力變矩器內(nèi)部速度場的測試。

LDV具有非接觸、無擾動、響應(yīng)快、空間分辨率高及可獲得動態(tài)數(shù)據(jù)等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于流動狀態(tài)的測量中。北京理工大學(xué)開展了LDV液力變矩器流場測速技術(shù)研究，對全透明光學(xué)葉輪[14]、開窗式葉輪[15](圖5)進行速度場測試。全透明葉輪能夠獲得較大流道區(qū)域速度場數(shù)據(jù)，而開窗式液力變矩器能夠模擬高轉(zhuǎn)速下液力變矩器的實際運行工況。利用LDV設(shè)備對液力變矩器泵輪內(nèi)部流動速度場進行測試，將測試結(jié)果與CFD仿真進行對比如圖6所示。

圖5 LDV測速被試件

由圖6可知，由于旋轉(zhuǎn)工作介質(zhì)受到哥氏力的作用，存在較明顯的射流-尾跡現(xiàn)象，在靠近葉片工作面(壓力面)處流體速度高，而靠近葉片背面(吸力面)處流體速度低，且出現(xiàn)流體速度為負值，即出現(xiàn)回流現(xiàn)象。通過試驗數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)的對比可知，CFD仿真能夠較好的模擬出泵輪流道內(nèi)流體的速度分布，從而驗證了液力變矩器CFD仿真的準確性。同時，利用測試數(shù)據(jù)作為邊界條件直接施加到CFD計算模型中，可以較大的提高特性預(yù)測模型的精度。

1.4 雙向流固耦合葉輪結(jié)構(gòu)強度計算

國內(nèi)外研究人員對液力變矩器流固耦合分析開展過大量研究，絕大部分是基于單向流固耦合的結(jié)構(gòu)仿真，即單獨把液力變矩器流場分析結(jié)果作為載荷施加到結(jié)構(gòu)計算模型上[16]。液力變矩器在高速旋轉(zhuǎn)過程中，流體沖擊葉輪葉片，同時葉輪葉片還受到離心載荷的作用，導(dǎo)致葉輪葉片產(chǎn)生變形，而葉輪葉片的變形會改變流道形狀，從而對流體運動狀態(tài)也產(chǎn)生影響，故只有雙向流固耦合分析才能夠準確得獲取液力變矩器內(nèi)部流固耦合流動狀態(tài)[17]。

圖6 泵輪中間流面速度分布

圖7所示為液力變矩器雙向流固耦合分析流程，其主要包括瞬態(tài)全流道CFD計算模型及葉輪結(jié)構(gòu)計算模型，且在CFD模型和結(jié)構(gòu)模型之間需要設(shè)置耦合面，即流體與固體間存在交互作用的面，CFD模型與結(jié)構(gòu)模型的計算同步進行，實時進行數(shù)據(jù)交換，同步達到收斂。利用雙向流固耦合分析， 實現(xiàn)了葉輪結(jié)構(gòu)強度計算，預(yù)測了葉輪葉片變形對液力變矩器性能的影響，同時為實現(xiàn)葉片厚度優(yōu)化提供了理論依據(jù)。

圖7 雙向流固耦合分析流程圖

1.5 葉輪制造工藝評估及優(yōu)化

液力變矩器優(yōu)化完成以后，需要針對不同的葉輪制造方法進行工藝評估及優(yōu)化，以保證設(shè)計葉片能夠順利加工，并確保加工質(zhì)量。

1) 基于快速成型的鑄造型葉輪工藝評估

鑄造型液力變矩器葉輪工藝評估主要包括葉片形狀評估及拔模工藝評估。利用快速成型方法，快速將設(shè)計葉片及模具進行三維成型(圖8)，設(shè)計人員根據(jù)樣件進行葉片厚度、扭曲程度檢查，以及拔模檢查、裝配檢查等，從而可提高鑄造型液力變矩器葉輪的加工工藝性及設(shè)計制造成功率。

圖8 快速成型葉片及模具實物

沖壓型液力變矩器葉輪葉柵系統(tǒng)的制造過程中，由于葉片板材的沖壓會產(chǎn)生回彈、變薄導(dǎo)致成型葉片與初始設(shè)計葉片存在誤差，從而影響到液力變矩器性能，同時不合理的沖壓工藝會使葉片出現(xiàn)破裂、起皺等缺陷，降低葉片加工質(zhì)量。因此葉片沖壓過程工藝優(yōu)化及修正技術(shù)是沖焊型液力變矩器葉片制造技術(shù)的關(guān)鍵，直接影響到液力變矩器的制造精度及性能。

利用有限元方法對沖壓過程中定位方式、沖壓工藝、葉片回彈等進行了分析，通過對不同沖壓方案的對比，優(yōu)化葉片沖壓工藝(圖9)，并進行葉片回彈修正，保證了沖壓型葉輪葉片的制造精度及成品率。

利用非接觸式測繪方法對制造出來的葉輪進行測繪，通過與初始設(shè)計模型的對比分析，檢驗葉輪制造質(zhì)量，驗證葉片回彈修正的準確性。

2 扁平液力變矩器葉柵系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

為進一步提高液力變矩器體積功率密度，液力變矩器向著扁平化方向發(fā)展[18]，魏巍等提出了變寬循環(huán)圓設(shè)計方法，并對扁平率進行參數(shù)敏感性分析及試驗驗證，由表1可知，對某型傳統(tǒng)循環(huán)圓進行扁平化設(shè)計，扁平率為0.21， 通過樣機試驗表明(圖10)， 在同樣的葉片角度參數(shù)下，減少循環(huán)圓軸向?qū)挾群螅毫ψ兙仄鲃恿π?、?jīng)濟性均會惡化[19]。利用基于CFD的集成式液力變矩器現(xiàn)代設(shè)計方法，以起動變矩比(K0)，最高效率(ηmax)及起動泵輪扭矩系數(shù)(λB0)為優(yōu)化目標，建立多目標優(yōu)化模型，利用基于存檔的小種群遺傳算法(AMGA)對扁平液力變矩器葉柵進行了優(yōu)化，獲得了系列非劣解(圖11)，圖中黑點為所有搜索的解，綠點為非劣解。

圖9 不同沖壓角下葉片回彈

圖10 優(yōu)化前扁平液力變矩器葉輪

由于扁平化后液力變矩器效率惡化嚴重，故在所有非劣解中選取效率最高的點，進行全流道瞬態(tài)計算驗證、葉片制造工藝分析，設(shè)計制造出優(yōu)化后扁平循環(huán)圓樣機(圖12)，并進行試驗驗證，其結(jié)果如表1所示。

由試驗數(shù)據(jù)可知，經(jīng)過優(yōu)化后，扁平液力變矩器最高效率有較大提升，從原始的75.7%提高到86.2%，同時，起動泵輪扭矩系數(shù)也有所上升，從原始的4.77×10-6·min2·r-2·m-1升高到5.51×10-6·min2·r-2·m-1，但是其起動變矩比有所下降。

圖11 扁平液力變矩器葉柵優(yōu)化結(jié)果

圖12 優(yōu)化后扁平液力變矩器葉輪

K0ηmax/%λB0/10-6·min2·r-2·m-1傳統(tǒng)液力變矩器2．5182．92．90扁平液力變矩器1．8375．74．77優(yōu)化后扁平液力變矩器1．6086．25．51

3 高功率密度系列變矩器設(shè)計實例

圖13 系列化液力變矩器變矩比和效率性能

圖14 系列化液力變矩器泵輪扭矩系數(shù)

運用所建立的高功率密度液力變矩器設(shè)計理論和方法，研制成功了力系列高功率密度車用液力變矩器，試驗原始特性見圖13及圖14。系列液力變矩器性能如表2，其能容系數(shù)覆蓋2.89～7.8 mm，直徑覆蓋330～450 mm，可以滿足不同功率和轉(zhuǎn)速需求的車輛使用。

表2 系列液力變矩器性能

4 結(jié)論

隨著計算機、流場分析、有限元分析、測試技術(shù)的發(fā)展，液力變矩器已經(jīng)擺脫依賴經(jīng)驗的傳統(tǒng)束流理論設(shè)計，向基于CFD的集成式液力變矩器現(xiàn)代設(shè)計方法過渡。本文建立了以CFD計算為核心的液力變矩器現(xiàn)代設(shè)計理論和方法，研制成功的系列高功率密度液力變矩器，能容高達7.8×10-6·min2·r-2·m-1，最高效率88.6%，循環(huán)圓有效直徑420 mm時可傳遞功率1103 kW，寬徑比最小0.21，結(jié)果也驗證了現(xiàn)代設(shè)計理論和方法的有效性。

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