液力缓速器多相耦合瞬态流动机理研究

Now, some real flow phenomenons such as the flow separation in the internal flow field of hydraulic retarder, vortex, diffusion and so on can not be simulated accurately by the steady-state numerical simulation method which is generally used by domestic scholars, and also the dynamic process of oil-filling and discharging can not be calculated efficiently. Therefore, in this project, considering the factors of the surface heat dissipation, cooling system dissipation and the thermal absorption of the materials, the heat transfer theory of the hydraulic retarder will be studied, including the flow and the heat dissipation performance of the heat dissipation field in the cooling cycle system; Considering the coupling relationship between the multi-phase flows, the analysis on the internal flow performance in the hydraulic retarder will also be performed in this project, which involves the three-dimensional transient numerical simulation on the turbulent flow in the hydraulic retarder . Based on the CFD technology, The transient numerical simulation will be used to study the vary relationship with time of the average velocity, total pressure and average kinetic energy of turbulent flow during the oil charging process. Moreover, the effect on the braking performance of the retarder caused by the major parameters in the unsteady-state flow field is also studied .The optimization design method of muti-parameter integration is also provided in this project considering of the coupling relationship of the whole vehicle and the retarder. The project has important value of academic research and promotion，which can provide technical support for the independent research and development of hydraulic retarder product.

目前国内外普遍采用的稳态流动方法对于液力缓速器流场内部的流动分离、涡旋、扩散等真实流动现象无法进行准确分析，且对于充放油这种动态过程无法进行有效确定。因此，本项目通过对液力缓速器进行传热理论研究,并考虑表面散热、冷却系统散热以及材料吸收热量等因素，研究液力缓速器冷却循环系统散热场流动与传热性能，分析不同充液率条件下液力缓速器内部流动特性，考虑多相流场的耦合关系，对液力缓速器内湍流流动进行三维瞬态流动分析；基于CFD技术,采用瞬态流场计算方法对液力缓速器充液过程进行研究，探索液力缓速器充液过程中流场内平均速率、总压强以及平均湍动能随时间变化的关系；研究多参数共同作用的非稳态流场中主要参数对缓速器制动性能的影响,考虑液力缓速器与整车之间的耦合关系，对液力缓速器主要结构参数进行集成优化，以提高汽车的综合性能。本项目具有重要的学术研究和推广应用价值，可为独立自主研发液力缓速器产品提供技术支撑。

对于重型车辆，液力缓速器作为一种安全可靠的高速辅助制动装置可以很好的解决行驶过程中的制动热衰退现象。目前国内关于液力缓速器的设计理论研究不够，针对近年来国际上新发展起来的三维流场研究，国内目前运用的稳态流动方法无法准确分析流场内部的涡旋及扩散等真实流动现象。基于此，项目深入研究了液力缓速器多相耦合瞬态流动机理。. 项目研究了液力缓速器多叶轮叶片间流动相互影响的复杂流场耦合计算技术；以缓速器流场数值计算为基础，对其外特性进行了预测，并对参考样机进行了基本性能台架试验，试验结果与数值计算结果吻合良好。. 运用粒子图像测速（PIV）技术进行了液力缓速器内部流动可视化研究，基于连续帧图像的PIV互相关算法进行了液力缓速器内部流速识别与提取，并通过图像外部标定实现了速度的量化，在流场流动细节方面能够与CFD理论计算相互印证，有效地验证了数值分析的准确性。. 基于热流耦合理论，深入分析了液力缓速器内部湍流流动及其温度场分布趋势，并对缓速器冷却循环系统其进行了传热性能试验，系统地研究了液力缓速器内部热平衡理论，为冷却系统的设计提供了可靠的依据。. 针对缓速器内部流动特性分析中发现的工作流道壁面脱离现象以及涡旋区不利于恒定制动转矩的输出这一问题，确定了影响问题的主要结构参数，并考虑到液力缓速器各结构参数之间的相关性，对其主要结构参数进行了优化设计；在此基础上，对缓速器内环油道入口的结构进行了优化。对优化前后的液力缓速器性能对比表明，优化后不但增大了其缓速制动扭矩，同时保证了缓速器的工作可靠性，并缩短了启效时间。. 项目在研究期间共发表学术论文10篇，授权专利3个，培养研究生9名。通过三年的研究，在液力缓速器现代设计方法、液力缓速器及其冷却循环系统的热平衡规律、充液过程的动态响应特性以及液力缓速器结构参数集成优化方法等方面形成了一定理论体系，具有重要的学术研究和推广应用价值，可为独立自主研发液力缓速器产品提供技术支撑。