吉林大学学报(工学版) ›› 2016, Vol. 46 ›› Issue (5): 1506-1512.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201605018

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基于热流固耦合过程的液力缓速器叶片强度分析

袁哲1, 徐东1, 刘春宝1, 李雪松2, 李世超1   

  1. 1.吉林大学 机械科学与工程学院,长春 130022;
    2.吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室,长春 130022
  • 收稿日期:2015-05-08 出版日期:2016-09-20 发布日期:2016-09-20
  • 通讯作者: 刘春宝(1980-),男,副教授,博士.研究方向:液力传动与自动变速.E-mail:liuanbc@126.com
  • 作者简介:袁哲(1984-),男,工程师,博士.研究方向:液力传动与自动变速.E-mail:yuanzhe@jlu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51305156).

Strength analysis of hydraulic retarder blade based on the process of thermal-fluid structure interaction

YUAN Zhe1, XU Dong1, LIU Chun-bao1, LI Xue-song2, LI Shi-chao1   

  1. 1.College of Mechanical Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130022, China;
    2.State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control, Jilin University, Changchun 130022, China
  • Received:2015-05-08 Online:2016-09-20 Published:2016-09-20

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摘要： 针对传统液力缓速器叶片强度的流固耦合分析方法无法真实地模拟叶片载荷分布,以及未考虑流固耦合存在温度场的影响的问题,本文根据质量守恒、N-S、能量守恒以及非线性结构动力学,采用一种新式流固耦合方法以及考虑温度场作用的热流固耦合方法,分别对某型号液力缓速器叶片强度进行数值计算,并将两者结果从叶片位移和等效应力的角度进行对比分析。结果表明:在其他条件相同的情况下,考虑温度场对叶片的复合作用后,叶片位移和等效应力分别增大6%和21%,易引起叶片强度失效,存在安全隐患。

关键词: 流体传动与控制, 液力缓速器, 数值模拟, 叶片强度, 流固耦合, 热流固耦合

Abstract: The traditional method of Fluid-structure Interaction (FSI) of hydraulic retarder cannot reliably simulate the load distribution on the blade, and it does not take the influence of temperature field into consideration. An efficient one-way Thermal-fluid Structure Interaction (TFSI) method is presented according to Navier-Stokes equations, energy conservation equations and nonlinear structure dynamics equation. The simulation results of FSI and TFSI under the same working condition are comparatively analyzed from the aspects of deformation and equivalent stress. The results indicate that, if other conditions are the same, the maximum displacement of the blade is increased by 6% and maximum equivalent strength is increased by 21% after considering the composite effect of temperature field on the blade boundary, which can increase the probability of strength failure of the blade and have security problems.

Key words: turn and control of fluid, hydraulic retarder, numerical simulation, blade strength, fluid-structure interaction (FSI), thermal-fluid structure interaction (TFSI)

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