Определение моментной характеристики гидромуфты в стоповом режиме с помощью численного моделирования

Актуальность. В статье рассматривается масляный гидродинамический ретардер с активным диаметром 220 мм. Предметом исследования является сравнение двух методов построения моментной характеристики гидротормоза – аналитическое решение уравнения Эйлера для турбомашин и решение методом конечных объемов в трехмерной постановке с учетом турбулизации потока. В качестве объекта исследования выступает гидравлическая муфта, функционирующая в стоповом режиме в качестве узла вспомогательной тормозной системы автомобиля.

Цель работы – обоснование корректности использования метода конечных объемов для решения подобного типа задач, а также оценка влияния проходящего расхода через проточную часть гидротормоза на его моментную характеристику.

Методология и методы. Рассмотрены особенности и проведено сравнение двух подходов к определению коэффициента момента, а также построения моментной характеристики гидротормоза – на основании решения уравнения Эйлера для турбомашин и методом конечных объемов CFD.

Результаты и научная новизна. Установлено, что при отсутствии расхода охлаждающей жидкости через проточную часть гидромуфты результаты, получаемые при применении рассматриваемых методов, качественно и количественно согласованы. Отклонение результатов, получаемых с применением обоих методов, не превышает 5%.

Практическая значимость. В ходе исследования показано, что расход, проходящий через гидромуфту, оказывает существенное влияние на моментную характеристику, в результате чего сделан вывод о целесообразности применения конечно-объемного расхода для решения данного типа задач, при необходимости учета протекания рабочей жидкости через полость гидротормоза.

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.