制动工况下液力变矩器大涡模拟流场仿真及可视化试验验证

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0.32～0.85 m/s,涡量为250.77～792.95 s-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3.7～4.4 m/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526.47 s-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.