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1、速度或压力都设为均匀分布，实际的分布是很不均匀。使用的湍流模型并不能完全的反映实际的情况，在分析变矩器流场上还存在定的误差。建模过程中也存在些误差。在基于进行网格生成时，些区域会出现数值误差。第章全文总结近年来，技术在汽车液力变矩器设计和内流场研究中，发挥着重要的作用。可以帮助研发人员更好地理解流动的状态，以便为进步的液力变矩器优化设计研究积累依据。本文主要研究型液力变矩器，选择了最合适的算法，对其流场进行了计算，并将分析结果和实验数据进行了对比，所做的工作主要有以下几点根据液力变矩器的实际工作状况，在第三章中提出了系列假设和简化，并使用大型软件建立了所研究的变矩器流道的几何模型。将中的流道几何模型导入到中，生成了流道的计算网格模型。设定计算的求解器，选择分离求解器对控制方程的线性化选用隐式格式参考压力默认为标准大气压。考虑到计算精度收敛速度和收敛平稳性三方面的要求，湍流模型选择标准￡模型，速度压力耦合算法选择算法，离散格式选择二阶迎风差分格式。设定边界条件，其中进口边界条件为压力入口，出口边界条件为压力出口，流道壁面设为无滑移壁面条件。对叶轮之间的交互面上的边界使用混合平面模型。对泵轮涡轮和导轮的流场分别进行了计算，并对计算得到的流场进行了细致的分析。得到的计算结果不仅较准确地预测了液力变矩器的整体性，缩短了研发周期，而且对于进步改进液力变矩器的设计有重要的参考价值。通过本文所作的研究工作，得到了以下结论在液力变矩器的流场分析中，算法能够在具有令人满意的精确度下，同时具有更快的收敛速度和更好的稳定性。高阶离散格式比低阶离散格式有更高的精确度，但是低阶离散格式比高阶离散格式能够更快的得到收敛解。通过将计算结果与液力变矩器的外特性实验结果对比，最大误差控制在以内，可以认为计算结果较好地反映了流动的真实情况，达到了较高的计算精度，证明用数值模拟的方法。
2、多情况下，比如计算叶轮机械的流场，可能就是不合适的。因此，最好的方法就是不仅用残差来判断收敛性，而且还要监视诸如出口压力流量转矩等相关的量。．本章小结本章首先简要介绍了常用的软件，然后提出了研究液力变矩器流场的些假设，对流场进行了定的简化。然后，通过软件建立了叶轮流道的几何模型，并用对其进行网格划分。接着详细介绍了研究本课题的算法采用分离求解器，隐式算法，绝对速度方程湍流模型选取标准模型，同时使用标准近壁函数离散格式为二阶迎风格式这样可以提高解算精度压力速度耦合选用算法。边界条件将入口面设为速度入口，出口面设为压力出口，其余边界面设为无滑移固壁界面。在计算中还设定了收敛准则。第章液力变矩器内流场计算结果分析．泵轮流场分析泵轮压力云图泵轮速度云图由图可以看出，液流经过泵轮，压力和速度都逐渐增大，到出口处达到最大值。这是由于泵轮叶片对液流施加作用，将机械能转变成液体能，而液体能主要由两部分组成动能，它是由于绝对运动和相对运动的速度增高来表示的压能，它是由于牵连运动的离心压力和相对运动中由于截面的变化所引起的速度变化，而最终引起的压头变化。而由于液体能的整体增加，动能和压能都随着增加，于是在泵轮中压力和速度都增大。泵轮残差图“”对话框残差图图表明计算收敛，在图控制面板中看到入口和出口处的液压油流量，两值基本致，从而确定流量已收敛，仿真设置是正确的。泵轮入口流场泵轮入口速度云图在入口面上，靠近内环的地方出现明显的回流如图所示。泵轮出口面流场泵轮出口速度云图通过对图速度分布情况的分析，我们发现，在泵轮的内环处出现了回流，回流的出现使得流动损失增大。随着速比的增大，最大过流速度的位置向外环面移动。．涡轮流场分析涡轮压力云图涡轮速度云图液流流经涡轮，压力和速度分别减小如图所示。这是由于当由泵轮流出的高速液流冲击涡轮叶片时，叶片将液体能转变成涡轮轴上的机械能，动。
3、，可将湍流模型分成两类雷诺应力与应变成线性变化的称为线性模型二雷诺应力与应变成非线性变化的称为非线性模型。从计算的角度看模型在中是最经济的湍流模型。由于要解额外的方程，标准￡模型比模型耗费更多的计算机资源。￡模型比标准模型需要的资源稍微多点。由于控制方程中额外的函数和非线性，模型比标准￡模型多消耗的时间。与模型和模型相比，模型由于考虑了雷诺应力而需要更多的时间，因此，模型比七￡模型和模型要多耗费的时间，还有的内存。除了时间，还要考虑湍流模型的应用领域。比如模型主要用于航空领域，对于壁面束缚流动有很好的效果。标准模型是专为轻微的扩散设计的，然而￡模型是为高张力引起的湍流粘度降低而设计的。模型主要是为考虑低雷诺数可压缩性和剪切流传播修改而成的。模型没有遵循各向同性的假设，在考虑雷诺应力的各向异性时，必须使用模型。大涡模拟是种更先进的方法，其中大尺度的湍流被直接求解，而小尺度的湍流仍用湍流模型来近似求解。这种方法旨在用非稳态的方程来直接模拟大尺度涡，但不壹接计算小尺度涡，小涡对大涡的影响通过近似的模型来考虑，这种影响称为亚网格雷诺应力。本文主要考虑稳态流场，因此这种模型并不适合，而且模型在计算过程中对计算机的要求比较高，而且计算量非常大，即使将来考虑瞬态流场的时候，从计算的经济性来考虑也不适合。目前在液力变矩器内流场仿真领域，应用最为广泛的是标准模型。液力变矩器的流道非常复杂，扭曲也很厉害，而且三个叶轮的转速也不同，因此在对变矩器三个叶轮的流道迸行循环计算对，需要选用种有定的计算精度稳定性好收敛速度快的模型。尽管可能会有定的误差，标准模型还是能够提供足够的精确度来反映液力变矩器内流场。而且，标准模型常数值。项具有可变性，它有助于减少在标准模型中被过高估计了的法向应变项，适合于旋转流动，因此综合个方面考虑，在本文的计算分析中湍流模型选用标准模型来进行各工。
4、能和压能减小，速度和压力随之减小。涡轮残差图“”对话框残差图图表明计算收敛，在图控制面板中看到入口和出口处的液压油流量，两值基本致，从而确定流量已收敛，仿真设置是正确的。涡轮入口流场涡轮入口面速度云图从泵轮流出的液流基本是沿着涡轮叶片的入口角方向流入的，对叶片的冲击很小，因此，速度分布也就比较均匀。涡轮出口流场涡轮出口面速度云图外环附近的流速相对较高，高速区域占据了截面的绝大部分，只是在内环速度较低，并在贴近内环的地方有个很小范围的脱流出现，由于其范围非常小，所以不会成为影响涡轮的效率的主要因素。从上面的分析看出，影响效率的主要因素是流道截面上存在较大的速度梯度。.导轮流场分析导轮压力云图导轮速度云图从图种可以看到，油液经过导轮，压力进步减小，在导轮出口达到最小值，而速度开始增加。由于导轮固定不动，因此在导轮中没有液体能和机械能之间的相互转换，只有动能和压能之间的相互转换。由于在导轮中压力逐渐减小，所以速度递增。导轮残差图“”对话框残差图图表明计算收敛，在图控制面板中看到入口和出口处的液压油流量，两值基本致，从而确定流量已收敛，仿真设置是正确的。导轮入口流场导轮入口面速度云图流场内的速度分布相对均匀，均匀的速度分布使得流场损失降低。导轮出口流场导轮出口面速度云图在导轮的出口面速度梯度较大，不同于入口面。．本章小结于液力变矩器的流场极为复杂，为了能够进行三维数值计算，提出了些基本的假设，而这些假设和实际情况是有定差异的，这直接导致了三维数值计算的误差。实际的整个变矩器流场并不是稳态的，而是非稳态的。为了计算方便，采用多参考系模型，即每个工作轮均使用个移动参考系，这样在各个参考系中，就可以把流场作为稳态的来处理。本文开始建模的时候认为液流经过叶轮之间的无叶栅区时，速度和压力不发生变化。实际上这部分的流动是比较复杂的。在设置边界条件的时候，把进出口面的。
5、的经验常数，般近似为.，为水力直径。在不可压流动中，入口总压，静压和速度之间的关系如下出口边界条件出口边界条件设为压力出口。压力出口边界条件只能用于模拟亚音速流动。压力出口边界条件需要在出口边界处指定表压，该压力只用于亚音速流动。需要特别指出的是，这里的压力是相对于前面给定的参考压力。在计算过程中，如果压力出口边界处存在回流，那么就需要指定回流条件，这样有助于解决回流出口的收敛困难问题。由于出口压力是表压强，如果维持在绝对压力的水平上进行数值计算，则压差的计算可能导致较大的相对误差。因此采用相对压力值进行计算，既能保证压差计算的准确性，又能减小误差。还提供了径向平衡出口边界条件的选项，该选项适用于三维有旋流动和轴对称有旋流动。当这功能被激活时，指定的表压只用于边界处的最小半径位置相对于旋转轴。其余边界的表压是通过忽略径向速度计算出来的，压力梯度由下是给出其中是距离旋转轴的距离是切向速度。即使旋转速度为零也可以使用这边界条件。壁面边界条件壁面边界条件用于限制流体和固体区域。在粘性流动中，在壁面处默认为非滑移边界条件，即由于液力变矩器的三个工作轮分别以不同的速度旋转，因此，邻近壁面的单元区域是移动的，这时需要激活相对邻近单元区域的运动选项来选择指定的相对移动区域的移动速度。如果指定相对速度，那么相对速度为零意味着在相对坐标系中壁面是静止的，而在绝对坐标系中是以相对于邻近单元的速度运行。如果选择绝对速度激活绝对选项，速度为零则意味着壁面在绝对坐标系中是静止的，相反地，在相对坐标系中是以相对于邻近单元的速度运动。初始条件初始条件对于计算的收敛有着重要的影响。如果给定的初始条件比较合理，就很容易得到收敛解否则，计算结果就很可能发散。各工况的初始条件如表．收敛准则判断收敛性的流行方法就是要求残差值减小到三阶量级以下，即小于。但是残差定义对于类问题是有用的，在。
6、离式方法同时考虑所有单元来解出个变量的场分布如速度“，然后再同时考虑所有单元解出下个变量如速度的场分布，直至所要求的几个变量如的场全部解出。参考压力的选择在中，压力包括总压和静压都是相对压力值，即相对于运行参考压力而言的。当需要绝对压力时，会把相对压力与这参考压力相加后输出给用户。参考压力的数值是由用户提前设定的。如果用户不设置参考压力的大小，则默认为标准大气压，即。对于不可压流动，若边界条件中不包含有压力边界条件时，用户应设置个参考压力位置。在计算中，强制这点的相对压力值为。实际上，在每轮迭代结束后，都要将整个压力场均减去这个参考压力位置的压力值，从而使得所有点的压力均按照参考压力位置的值来度量。如果用户不指定参考压力位置，则默认为点。．选择湍流模型湍流模型的真实程度从根本上决定数值模拟的精度程度，对具有不同流动特征的流场模拟应该选用不同的湍流模型，根据雷诺应力与应变的关系，可将湍流模型分成两类雷诺应力与应变成线性变化的称为线性模型二雷诺应力与应变成非线性变化的称为非线性模型。从计算的角度看模型在中是最经济的湍流模型。由于要解额外的方程，标准￡模型比模型耗费更多的计算机资源。￡模型比标准模型需要的资源稍微多点。由于控制方程中额外的函数和非线性，模型比标准￡模型多消耗的时间。与模型和模型相比，模型由于考虑了雷诺应力而需要更多的时间，因此，模型比七￡模型和模型要多耗费的时间，还有的内存。除了时间，还要考虑湍流模型的应用领域。比如模型主要用于航空领域，对于壁面束缚流动有很好的效果。标准模型是专为轻微的扩散设计的，然而￡模型是为高张力引起的湍流粘度降低而设计的。模型主要是为考虑低雷诺数可压缩性和剪切流传播修改而成的。模型没有遵循各向同性的假设，在考虑雷诺应力的各向异性时，必须使用模型。大涡模拟是种更先进的方法，其中大尺度的湍流被直接求解，而小尺度的湍流。
参考资料：
（毕业设计全套）汽车用液力变矩器设计及性能仿真（打包下载）