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液力偶合器数值模拟的加载与求解

 

大家知道液力偶合器数值模拟的加载与求解吗?今天不妨和小编一起来看看。
  1、加载。将数值模拟得到的液力偶合器叶片表面压力施加于有限元模型,则可得到叶片在受液体冲击时发生变形和所受的应力分布。值得注意的是,在加载过程中,不但要实现CFD与有限元软件中叶片表面压力的转换,且须保证工程精度与转换的方便性。量非常重要。现有数值分析软件对于旋转流体机械的流固耦合并没有直接给出解决方案。为克服载荷施加于有限元模型的缺点及保证载荷施加的准确性,采用间接耦合,通过坐标转化将CFD和FEA模型的边界面相对应;通过曲面拟合,利用参数化设计语言编制APDL批处理程序,根据压力分布状态将流场压力作为分布载荷作用于FEA模型。加载过程如下:
  1)利用CFD软件将压力场数据以ASCⅡ文件类型输出,得到叶片表面各节点的总压力P和相应的三维便性。直接求解复杂流场流固耦合,精度和计算量非常重要。现有数值分析软件对于旋转流体机械的流固耦合并没有直接给出解决方案。为克服载荷施加于有限元模型的缺点及保证载荷施加的准确性,采用间接耦合,通过坐标转化将CFD和FEA模型的边界面相对应;通过曲面拟合,利用参数化设计语言编制APDL批处理程序,根据压力分布状态将流场压力作为分布载荷作用于FEA模型。加载过程如下:
  2)编制APDL批处理程序,选择叶片的压力面。由于在CFD软件和有限元软件中的叶片网格划分精度及离散方法不同,导致节点坐标不可能一一对应,在有限元网格中找不到相同坐标的节点,用坐标误差最小的节点取代,将压力载荷加载到距离最近点,保证各个节点压力值以最小误差加载,并实现程序的自动性,以便叶轮结构计算。
  2、求解。液力偶合器工作时,叶片主要受高速旋转的离心力和液体的冲击力。将离心力和冲击力加载并求解,即可得出叶片在牵引工况下的位移等值图和应力等值图。图5为充液率为80%时,叶片的位移等值图。从图中可以看到,叶片的变形呈规则的条状分布,在叶片的根部变形较小,而在靠近叶片的中间部位变形较大。分析其原因,认为叶片的根部与叶轮相连接,根部整体被固定,不容易发生变形,因此所发生的变形比较小;而叶片中部离根部较远,在受到高速流体冲击时很容易发生变形,因此变形最大。泵轮叶片最大变形为1.257×10-3mm,涡轮叶片最大变形为1.236×10-3mm。图6为充液率为80%条件下,叶片的应力等值图。从图中可以清晰地看到,叶片各部分所受的应力大小及应力分布不具流场压力分布的规律性,但叶片顶部与叶轮相连接位置所受的应力仍然较大,在叶片底部所受到的应力较小。泵轮叶片所受的最大应力为3.2×106Pa,最小应力为1.4795×104Pa;涡轮叶片受到的最大应力为3.513×106Pa,最小应力为3.9519×104Pa。而在牵引工况时,泵轮叶片和涡轮叶片所受到的最大应力比较接近。从图7中可以看到,叶片变形成规则的带状分布,叶片的部变形较小,在靠近叶片中部位置变形较大。其中泵轮叶片最大变形为6.67×10-4mm,涡轮叶片最大变形为3.49×10-4mm。从图8中可以明确地看到,叶片各部分应力分布呈现一定的规律性,即在叶片顶部与叶轮相连接位置的应力较大,叶片底部的应力较小,且压力较小的范围很大。分析认为,在充液率较小情况下,由于离心力的作用,高速旋转的液流多集中在叶片的上半部分,而下部主要被空气充填,因而所受到的应力较小。泵轮叶片的最大应力为2.265×106Pa,最小应力为3.469×103Pa;涡轮叶片的最大应力为1.342×106Pa,最小应力为5.872×103Pa。
  希望通过小编的介绍朋友们能够更加的了解偶合器。








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