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液力變矩器是復(fù)雜的多葉輪透平機(jī)械，由于流道內(nèi)外環(huán)和葉片表面均是形狀空間扭曲的曲面，加上各葉輪的相互干擾，使得葉片受力情況較為復(fù)雜。對(duì)于液力變矩器葉片進(jìn)行基于流固耦合的強(qiáng)度分析在國(guó)內(nèi)尚處于起步階段。目前，魏巍、閆清東等在基于單向流固耦合的液力變矩器葉片強(qiáng)度分析方面的研究成果頗豐，吳光強(qiáng)在基于雙向流固耦合的液力變矩器研究也取得一定成就，且都提出了流固耦合分析復(fù)雜曲面的方法，準(zhǔn)確分析了葉片的應(yīng)力分布情況。
本文有限元分析首先對(duì)流道進(jìn)行定常流動(dòng)計(jì)算，流體力學(xué)分析工具采用ＣＦＸ；在ＣＦＸ求解后，提取流道葉片處的壓力載荷，通過流固耦合施加到靜力結(jié)構(gòu)分析下的葉片模型的工作面和非工作面上，采用ANSYS／Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析
首先用三維建模軟件Ｐｒｏ／Ｅ建立液力變矩器整體模型、葉片模型和流道模型，各模型分別如圖１、圖２、圖３所示。此液力變矩器的有效直徑為３０５ｍｍ，泵輪葉片數(shù)為２２，渦輪葉片數(shù)為２４，導(dǎo)輪葉片數(shù)為２０。由于泵輪、渦輪、導(dǎo)輪都按各自轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，故各葉輪的流道都非常復(fù)雜，本文所取流道由液力變矩器內(nèi)環(huán)、外環(huán)、葉片工作面和非工作面組成。然后將已建好的模型導(dǎo)出為ｉｇｓ格式，并導(dǎo)入ＡＮＳＹＳ進(jìn)行分析，流固耦合分析流程如圖
在液力變矩器分析過程中，假設(shè)：液力變矩器內(nèi)部液壓油充滿流道，流道內(nèi)部流場(chǎng)是穩(wěn)定的，流體產(chǎn)生的載荷不足以導(dǎo)致葉片產(chǎn)生對(duì)流場(chǎng)干擾的變形；內(nèi)部的液壓油為不可壓縮的理想流體，忽略溫度變化的影響，液壓油從上游流道的出口流出后以完全相等的量流入下游葉輪流道；同一種工況下，同一葉輪內(nèi)的各個(gè)流道的流場(chǎng)特性完全相同。
本文研究中，根據(jù)液力變矩器內(nèi)部流場(chǎng)流動(dòng)的對(duì)稱性，任取一組泵輪、渦輪和導(dǎo)輪葉片作為研究對(duì)象，為了讓單個(gè)的流道模型能在計(jì)算中精確地仿真完整的流道模型，還必須在工作面、非工作面加上周期性邊界。
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