Комплексное исследование характеристики гидромуфты с применением CFD

Аннотация

Проведено комплексное исследование механической характеристики гидромуфты при изменении геометрии проточной части. При синтезе проточной части гидромуфты применен следующий гибридный подход: расчет проточной части исходного варианта выполнен по стандартной квазиодномерной методике, основанной на струйной теории, для последующего уточнения модели и учета влияния на моментную характеристику изменения состава или геометрии использовано конечно-объемное моделирование в трехмерной нестационарной постановке с учетом турбулентности. В ходе исследования получены оригинальные и подтверждены некоторые известные результаты. Получено хорошее согласование результатов при сравнении CFD-моделирования и известной аналитической методики, что позволило применить метод конечных объемов к исследованию течения в полости гидромуфты. Показано, что в случае выбора в качестве принципа управления механической характеристикой гидромуфты изменения объема за счет передвижения черпательной трубки, требуется учитывать при моделировании дополнительный объем и параметры черпательной трубки, поскольку они оказывают существенное влияние на крутящий момент и осевые силы. Исследованы влияние угла наклона лопаток и их числа в насосном и турбинном колесах. Показано, что при уменьшении угла наклона лопаток увеличивается крутящий момент. Это позволяет уменьшить активный диаметр лопастной части при эквивалентной выходной мощности. Построена совместная характеристика электропривода, гидромуфты и потребителя (питательного электронасоса). Выявлено, что выбранный активный диаметр 535 мм обеспечивает необходимую характеристику гидромуфты для передачи мощности с КПД, равным 97 % в номинальной точке

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Вдовин Д.С., Сидоров А.А., Дьяков А.С. и др. Комплексное исследование характеристики гидромуфты с применением CFD. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2024, № 4 (151), c. 143--159. EDN: YTOGOJ

Литература

[1] Семичастнов И.Ф. Гидравлические передачи тепловозов. М., МАШГИЗ, 1961.

[2] Лагерев А.В., Лагерев И.А. Исследование рабочих процессов и проектирование элементов гидропривода. Брянск, РИО БГУ, 2019.

[3] Шаройко П.М., Середа В.Т. Гидравлические передачи тепловозов. М., Транспорт, 1969.

[4] Прокофьев В.Н. Гидравлические передачи колесных и гусеничных машин. М., Воениздат, 1960.

[5] Алексапольский Д.Я. Гидродинамические передачи. М., МАШГИЗ, 1963.

[6] Михайлов А.К., Малюшенко В.В. Лопастные насосы. М., Машиностроение, 1977.

[7] Кочкарев А.Я. Гидродинамические передачи. М., Машиностроение, 1971.

[8] Кольга А.Д., Точилкин В.В. Гидропривод горных и дорожно-строительных машин. Рудный, Рудненский индустриальный институт, 2006.

[9] Татур И.Р., Митин И.В., Спиркин В.Г. и др. Энергетические масла. Ч. 3. Компрессорные, холодильные и вакуумные масла. М., РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2021.

[10] Ландау Л.Д., Лифшиц Л.Е. Теоретическая физика. Т. 6. Гидродинамика. М., ФИЗМАТЛИТ, 2015.

[11] Лабунцов Д.А., Ягов В.В. Механика двухфазных систем. М., Изд-во МЭИ, 2000.

[12] Лабунцов Д.А., Ягов В.В. Механика простых газожидкостных структур. М., Изд-во МЭИ, 1978.

[13] Wilcox D.C. Formulation of the k-ω turbulence model revisited. AIAA J., 2008, vol. 46, no. 11, pp. 2823--2838. DOI: https://doi.org/10.2514/1.36541

[14] Pope S.B. Turbulent flows. Cambridge, Cambridge University Press, 2000.

[15] Menter F.R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA J., 1994, vol. 32, no. 8, pp. 1598--1605. DOI: https://doi.org/10.2514/3.12149

[16] Монин А.С., Яглом А.М. Статистическая гидромеханика. Ч. 1. Механика турбулентности. М., Наука, 1965.

[17] Андерсон Д., Таннехил Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен. М., Мир, 1990.

[18] Вольф М. Гидродинамические муфты и трансформаторы. М., Машиностроение, 1967.

[19] Стесин С.П., Яковенко Е.А. Гидродинамические передачи. М., Машиностроение, 1973.

[20] Ломакин В.О., Черемушкин В.А. Теоретическое описание и численное моделирование работы гидродинамической муфты. Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016, № 3. EDN: VTKQKN