采用代理模型的液力变矩器性能优化设计

为解决液力变矩器性能与叶片形态变量间的复杂映射问题,提高设计效率与精度,提出了采用代理模型取代三维流体计算方法,并结合寻优算法对液力变矩器的性能进行优化设计的方案。首先,在标定基于CFD仿真的液力变矩器性能响应结果前提下,利用正交设计方法,获得液力变矩器性能的大自由度仿真试验数据;然后,分别设计响应面以及神经网络2种代理模型,获取变矩器叶片角变量与其性能的映射关系,比较分析其建模效率和精度;最后,以某型号双涡轮液力变矩器启动变矩比及低速比区最高效率最大化为设计目标,分别通过2种代理模型应用NSGA-Ⅱ算法获取优化方案。仿真结果表明:在同一试验数据下,响应面模型的建模效率较高,神经网络模型的变量设计空间外延性较好;采用神经网络模型优化得到的液力变矩器模型与依照出厂参数设计的液力变矩器模型相比,其启动变矩比及低速比区最高效率分别提高了14.27%和10.24%,与采用响应面模型优化得到的液力变矩器模型相比分别提高了4.36%和1.53%。     

推土机液力变矩器闭锁点优化设计

本文介绍了液力变矩器的优缺点,传统液力变矩器闭锁点的选择,液力变矩器闭锁点的优化设计方法,液力、闭锁传动的液压控制系统原理。     

汽车液力变矩器的CFD优化设计

通过运用NUMECA商用软件对原型高容量的汽车液力变矩器流场进行数值模拟计算,发现在定子前缘和涡轮机背部存在着严重的流动分离现象.同时对涡轮、油泵和转子进行工程一体化优化设计,以预期增加涡轮机扭转比和改善叶片形状.通过比较改造后和原始液力变矩器的CFD模拟和试验测量结果,保证了优化改造方案的可行性.实验和模拟结果都表明,增容优化后的液力变矩器体积更小重量更轻,也更加节省费用和安全可靠.     

液力变矩器工作轮叶片的计算机辅助设计

本文主要提出了以双纽线形式绘制平面叶型,描述了双纽线的特性、叶片展开图的绘制过程及叶片加厚、内外环流线叶片骨线倾角确定方法。并以FB323型液力变矩器为示例,编制了工作轮叶片设计计算程序和绘图程序,用电子计算机绘出了液力变矩器循环圆形状,内外环流线及中间流线展开图以及正投影图,初步实现了叶片设计方法的系统化、规范化和电算化。     

基于DOE及RSM的液力变矩器叶片数对性能的影响及优化

为解决一维束流理论难以有效地对液力变矩器叶片数进行优化的问题,建立液力变矩器三维流动设计分析平台,利用实验设计方法,研究了各叶片数对液力变矩器性能的影响,并在响应曲面基础上对叶片数进行了优化.结果表明,泵轮、涡轮叶片数对最高效率和起动转矩比有较大影响,泵轮、导轮叶片数对泵轮扭矩系数有较大影响.优化后,液力变矩器各性能指标均有提高.     

基于液力变矩器流固耦合的叶片厚度设计方法

基于经验性流线公式的液力变矩器叶片厚度设计方法,因难以表达变矩器叶片与流体间的耦合变矩关系,易造成变矩器性能低下.针对此问题提出基于液力变矩器内流固耦合的叶片厚度设计方法,即以高精度流固耦合数值解析的液力变矩器性能为评价,在满足叶片应力强度与叶片厚度变化曲率约束下,推导出叶片厚度曲线方程.通过液力变矩器设计实例,显示液力变矩器叶片厚度分布与其流场分布具有强相关性,验证了此方法对提高液力变矩器变矩比、效率和动力性能的有效性,可作为液力变矩器叶片厚度设计的工程化设计参考流程.     

液力变矩器的叶片数神经网络模型

针对一元束流理论无法量化表达叶片数对液力变矩器性能影响的缺陷和基于三维流体解析的液力变矩器叶片数设计中大组合、大计算量等难题,提出液力变矩器的叶片数神经网络模型。在结合台架试验数据确认三维流体解析结果准确的基础上,利用正交试验法合理地安排试验,并以三维流体仿真结果作为反向传播网络的训练样本;为提高反向传播网络的设计效率及收敛精度,引入遗传算法来优化反向传播网络的初始权重,训练后的反向传播网络可以对非训练样本集合的液力变矩器性能实现准确预测。研究结果表明,叶片数神经网络模型是基于整机性能匹配的液力变矩器定制化设计的桥梁,对提升整机作业效率具有重要的工程应用价值。     

CVT轿车液力变矩器的整车匹配优化设计

针对CVT(无级变速器)轿车,提出了一种通过整车匹配优化液力变矩器的方法,即将发动机、液力变矩器和传动系作为一个系统,以整车动力性、经济性为目标进行匹配来优化液力变矩器的参数。这种匹配方法以液力变矩器的循环圆直径为设计变量,选择汽车0~100 km/h加速时间和GB 18352.3—2005循环工况油耗作为整车匹配的评价指标。优化得到了液力变矩器最优的循环圆直径。对某轿车的液力变矩器的循环圆直径优化后,仿真结果表明整车的加速时间和循环工况油耗均有所降低。表明了这种匹配方法对液力变矩器的匹配工作有一定的指导     

液力变矩器叶片强度的分析研究

为了研究液力变矩器叶片的强度,笔者抽取了某型液力变矩器全流道模型和叶片模型,利用ANSYS13.0软件对全流道模型进行仿真计算,把仿真得到的叶片压力加载到叶片模型上,通过流固耦合技术分析叶片上的应力分布和变形量,很好地解释了叶片失效的原因,为叶片的改型设计提供参考。     

液力变矩器机构变量交互作用研究

为解决现有液力变矩器机构变量优化设计中采用分步优化方法存在的问题,通过对比台架试验数据确认了三维流体仿真结果的准确性,运用正交试验、通过全流道流体仿真得到了起动变矩比、最高效率和最高效率工况下泵轮扭矩系数;采用方差分析法研究了机构变量间的交互作用对液力变矩器性能影响的显著性,在考虑交互作用的基础上建立了五元三次响应曲面模型且应用多目标遗传算法进行了优化。研究表明:机构变量间交互作用显著影响着液力变矩器的性能,采用机构变量综合优化方法优化后,起动变矩比提高了0.336,最高效率提高了2.1%,最高效率工况下泵轮扭矩系数提高了0.306×10-6 min2·r-2·m-1。     

液力变矩器的循环圆设计

从液力变矩器的工程设计出发,提出一种利用三段圆弧和两段圆弧逼近非圆弧的液力变矩器循环圆的方法。建立轴面流线方程,推导出圆弧拟合的方程,在给定的约束条件下,对相切圆弧逼近非圆轮廓曲线的目标函数的变量进行优化。比较拟合曲线的过流断面与非圆曲线过流断面的误差,在加工精度允许的条件下选择相应的加工方法,节省成本、减小数控加工的难度。     

冲压叶片厚度对液力变矩器性能的影响

以某型冲焊型液力变矩器为基础,对叶片厚度设计了全因素试验,结合流场数值模拟分析不同叶片厚度对变矩器外特性的主效应影响和交互效应影响.结果表明主效应影响随着叶片厚度的增加而使变矩器能容下降,而叶片厚度的交互效应影响并不明显.进一步分析叶片厚度对于性能影响的数值变化,结果表明叶片厚度的增加导致了液力变矩器传递转矩的下降,并且这种下降程度是由慢到快的.根据性能的影响研究对冲压叶片厚度进行优化,结合实际工程板材厚度确定叶片厚度并进行试验验证.与泵轮转矩随叶片厚度的变化规律类似,涡轮转矩随叶片厚度的增加而下降,尤其是在变矩器低速比区域下降幅度较大.叶片厚度在3 mm之内时,每增大0.5 mm厚度,涡轮转矩值下降幅度在0.5%;当叶片厚度超过3 mm时,涡轮转矩变化加快,每增加0.5 mm,泵轮转矩最大变化约为3.8%.      

液力变矩器通用特性及其匹配方法的研究

利用系列泵轮转速及工况的试验数据,建立了一种基于液力变矩器通用特性的发动机与液力变矩器匹配模型.分析了传统匹配方法产生较大误差的来源,在有限试验数据基础上利用反向传播神经网络的拟合和泛化能力,确定了神经网络结构的隐含层节点数,建立了液力变矩器通用特性预测模型,并与传统经验修正模型进行对比.对比结果显示文中提出的方法使得特性预测精度有显著提升.在此基础上,结合发动机净外特性提出了发动机与液力变矩器通用特性匹配模型,该匹配模型考虑了泵轮转速对液力变矩器稳态性能的影响,更符合实际运行情况下发动机与液力变矩器共同工作特性,提高了液力变矩器与发动机的匹配精度.      

轿车用液力变矩器性能试验分析

介绍了液力变矩器性能计算机测控试验台的组成结构及工作原理，在搭建的液力变矩器试验台上，对无级自动变速车辆液力变矩器进行了性能台架试验研究，建立了液力变矩器数学模型，为进一步研究和开发设计基于液力变矩器装置自动变速汽车传动系统奠定了基础。     

基于鱼体结构的仿生型液力变矩器叶片环量分配规律

提出了一种基于鱼体结构的液力变矩器叶片环量分配规律.该方法利用逆向工程方法提取了鱼类体型的元素,提出了液力变矩器各叶轮叶片的仿生多项式环量分配方案,设计出了类鱼体的仿生叶片.通过采用Smagorinsky亚格子应力模型的分离涡模拟,分别对仿生叶片和原始叶片的流道模型进行了三维流场的数值计算.结果表明:通过将原始叶片的仿真预测结果与试验结果进行对比,证明了该数值模拟方法的有效性;在不改变原始叶片的重要参数的情况下,采用仿生环量分配规律设计出的仿生叶片,可以提高液力变矩器的最高效率值,最高效率可以提高1.5%.对比分析了仿生前后的流动结构,并采用Rothalpy对比了仿生叶片与原有叶片的能量损失,结果与性能预测值相吻合,验证了研究的可行性.      

液力变矩器叶栅环向匀加速环量分配方法

为改进液力变矩器叶栅设计的等环量分配法,提出了环向匀加速环量分配方法.将液力变矩器内部流体质点的运动分解为轴面运动和环向运动,并基于动量矩方程和速度环量表达式推导出叶片环向分力的表达式,进而得到速度环量分配与束流环向加速形式的关系.在确保束流环向加速过程稳定的前提下得到了环向匀加速环量分配方案,并与等环量分配方案进行对比分析.应用计算流体力学对采用这两种方案设计的叶片液力变矩器进行性能预测,结果验证了文中提出的环向匀加速环量分配方法的有效性.     

基于VB的发动机与液力变矩器匹配计算软件

针对目前发动机和液力变矩器动力匹配过程中的不足,采用VB语言作为开发工具,结合Access数据库设计开发了发动机和液力变矩器匹配计算的专用软件。通过计算画出液力变矩器的特性曲线,结合泵轮特性输入特性曲线和发动机外特性曲线,找出二者的相交点进行计算与优化直至符合匹配要求。将开发的软件用于发动机和液力变矩器动力匹配计算,结果表明,该软件可大幅度提高发动机与液力变矩器匹配计算的精度和速度,从而降低工作强度。