Численное моделирование прерывания потока в гидромуфте, необходимого для уменьшения остаточного крутящего момента

Актуальность. В момент отключения гидротормоза путем перекрытия клапанов, большая часть жидкости выбрасывается из полости в систему охлаждения автомобиля, однако часть жидкости с паром остается в проточной части и при вращении лопастного колеса создается тормозной момент, снижающий эффективность машины и уменьшающий КПД трансмиссии. Для предотвращения формирования остаточного тормозного момента применяются прерыватели потока, не позволяющие жидкости полноценно циркулировать в полости гидромуфты, тем самым убирая негативный эффект. Объектом исследования является гидравлическая муфта с частичным заполнением проточной части, используемая в составе вспомогательной тормозной системы автомобиля.

Цель настоящей работы – сравнение двух систем прерывания потока, оценка применимости, а также определение диапазона эффективной работы каждой системы.

Методология и методы. Методом конечных объемов исследованы две системы прерывания потока в гидромуфте с частичным заполнением.

Результаты и научная новизна. Проведена оценка эффективности и применимости двух систем прерывания потока для уменьшения остаточного тормозного момента в отключенном гидротормозе. Получены распределения тормозного момента, средней скорости циркуляции, а также скорости циркуляции в сечении для гидротормоза с частичным заполнением без прерывания потока, с использованием шторок-прерывателей, а также для нескольких положений с продольным разведением колес.

Практическая значимость. Рассматриваемые системы прерывания потока в гидромуфте с частичным заполнением показали значительное уменьшение остаточного тормозного момента. Однако, наибольшую эффективность в широком диапазоне частот вращения, по сравнению с расчетом без прерывания потока, показали шторки-прерыватели, что, вероятно, вызвано большим снижением скорости циркуляции ввиду дополнительного сопротивления.

1. ANSYS Fluent Theory Guide // ANSYS, Inc., 275 Technology Drive Canonsburg, PA 15317, 2013. [Электрон. ресурс.]

2. Li Airong ; Zhu Yanxia ; Wang Feng Source: International Technology and Innovation Conference 2006 (ITIC 2006), 2006 p. 919 – 922

3. Xuesong Li, Xiusheng Cheng, Liying Miao and Zhonghua Liu, "Numerical analysis on internal flow field of a hydraulic retarder," 2009 International Conference on Mechatronics and Automation, 2009, pp. 3710-3715, doi: 10.1109/ICMA.2009.5246531.

4. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика в 10 т. Т. 6: Гидродинамика. М.: Физматлит, 2015.

5. Лабунцов Д.А., Ягов В.В. Механика двухфазных систем: Учебное пособие для вузов – М.: Издательство МЭИ, 2000, 374 стр.

6. Wilcox D. C. Formulation of the k-ω Turbulence Model Revisited//AIAA 2007 1408, 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. Reno, Nevada. -2007.

7. Гавриленко Б.А., Минин В.А., Оловников Л.С. Гидравлические тормоза. М.: Машгиз, 1961. 244 с.

8. Стесин С. П., Яковенко Е.А. Лопастные машины и гидродинамические передачи. М.: Машиностроение, 1990. 240 с

9. Вольф М. Гидродинамические муфты и трансформаторы. Издательство «Машиностроение», Москва 1967 г. – 319 с.

10. L.Rai, M.Fiehig, N.K.Mitra ,1997, Numerical Analysis of Turbulent Flow in Fluid Couplings. Journal of Fluids Engineering, Vol. I 19, pp.569-576.