何延东

(辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001)

0 引言

液力偶合器内部流动为非常复杂的粘性、三维、非定常气液两相流动，本文借助CFD软件平台对调速型液力偶合器额定工况下不同充液率的流场进行数值计算，得到偶合器内部速度与压力分布，以及不同充液率下流场结构的变化及两相分布情况，揭示其流场的流动规律和特性。

1 控制方程

偶合器内部为湍流流动，故应用连续方程、时均化雷诺方程和k-ε湍流模型，则有:

式中:εm——涡粘性系数；

V——流体质点速度矢量；

F——单位质量力；

p——压力；

μ——动力粘度；

k——湍流能量；

ε——湍流能量耗散率；

cμ——系数，常取 0.09。

k和ε的运输方程为:

其中

式中常数一般取:σk=1.0；C1ε=1.44；C2ε=1.92；σε=1.3。

流体在偶合器内作气液三维粘性两相流动的连续方程为:

其中:

vm—质量平均速度；

ρm——混合密度；

αk——第k相的体积分数。

两相流动的动量方程可以通过对所有相各自的动量方程求和来获得。可表示为:

其中

n——相数；

G——体积力；

∇——哈密尔顿算子；

μm——混合粘性。

第二相p的体积分数方程为:

2 CFD建模

根据已有的偶合器有机玻璃模型进行三维建模，图1为CFD计算模型和网格模型。

图1 流道的计算模型和网格模型

液力偶合器的内部流动是非稳态的，而且泵轮流道与涡轮流道之间存在强烈的相互作用，为统一计算，对泵轮流道与涡轮流道的交界面采用滑动网格理论，将泵轮流道和涡轮流道统一计算。

滑动网格技术是一种非定常计算方法，它用到两个或多个网格区域，每个网格区域至少有一个边界的分界面，该分界面区域与另一网格区域相邻。……