华南理工大学学报(自然科学版)

作者：柴博森, 王广义, 朱国仁, 等

单位：1.吉林大学 机械与航空航天工程学院，吉林 长春 130022；2.吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室，吉林 长春 130022；3.长安大学 高速公路筑养装备与技术教育部工程研究中心，陕西 西安 710061；4.江苏华隆兴机械工程有限公司，江苏 无锡 214023

关键词：液力变矩器,大涡模拟,亚格子,湍流模型,可视化试验

基金：国家自然科学基金面上项目（52075212）；吉林省教育厅科学研究项目（JJKH20220977KJ)；吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室自由探索项目（ascl-zytsxm-202010）；长安大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（300102251511）；中国博士后科学基金面上项目（2018M641776）；吉林省博士后科研人员择优资助项目（KF204039）

为了准确地揭示液力变矩器流场时空演化机理，基于计算流体动力学理论，采用5种不同的大涡模拟（LES）亚格子湍流模型（SL、WALE、WMLES、WMLES S-Omega、KET）精细仿真制动工况下液力变矩器三维流场，识别并提取涡轮内部非定常多尺度三维涡结构，籍此分析时空多尺度涡演化特征及其对流场结构演变的影响规律。基于粒子图像测速（PIV）技术，采用动态实时标定方法，试验测量液力变矩器涡轮内部流场，依托试验后处理所提取的流速场和涡量场信息，对比验证大涡模拟仿真结果，并对5种亚格子湍流模型的仿真适用性进行分析。结果表明：制动工况下，SL和WMLES模型针对涡轮流道主流区域多尺度涡仿真结果相近，流速为0.32～0.85m/s，涡量为250.77～792.95s-1；针对涡轮叶片压力面近壁高流速区域，WMLES模型仿真结果与PIV试验结果相吻合，流速为3.7～4.4m/s，而WMLES S-Omega模型对该区域内涡量场的仿真结果较好，涡量为526.47s-1；从三维涡仿真角度来看，WMLES和WMLES S-Omega模型对叶片吸力面附近三维涡数值模拟结果更加丰富，针对叶片近壁面小尺度涡旋结构捕捉较为准确，KET模型仿真结果重现了涡轮叶片出口处明显的涡脱落现象，其他模型对于三维涡结构识别不够准确。研究结果可为液力变矩器高精度数值模拟提供理论指导。

来源：2022年第3期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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