液力变矩器叶栅参数的优化研究

　　CFD(computational fluid dynamics)计算量较大,导致其在液力变矩器叶栅参数优化中受限制^[7], 现有方法是基于一维束流理论的性能预测以及优化, 从而得到各轮进出角度值, 再通过CFD计算得到更精确验证。传统优化策略依赖初始值的选取, 设计周期长, 为此需寻找一种简便有效的优化方法。本文以高效区面积的最大值作为优化目标, 优化策略是通过计算工况无冲击作为约束的二维参数优化^[4], 并根据此策略提出一种优化算法^[3], 根据结果分析, 此优化策略以及算法都是有效的。

　　1.数学模型的建立

　　1.1 液力变矩器优化模型

　　首先根据一维束流理论中的能量守恒定理建立能量平衡方程^[6]，在已知各参数值的情况下求得流量值，再根据液力变矩器的转矩方程求得在特定流量下的各轮传递转矩值，最后通过数据处理得到某一特定的性能数据。基于以上描述，液力变矩器转矩传递性能的计算流程如图1所示。

　　1.2 目标函数

　　从经济性考虑，以高效率区域而积鲜。最大值为目标函数。其要确定的参数为高效率区域低值速比i_a、高值速比i_c, 见图2。其中η是液力变矩器各工况效率, 它的性能受液力变矩器各几何参数的影响^[1]。

　　1.3 约束条件

　　1.3.1 边界约束条件

　　根据束流理论对于各轮角度的范围取值为0～180°, 并可根据制造工艺性的限制进行进一步约束。流量的边界约束条件根据原始数据来确定, 本文中暂不考虑制造工艺性。

　　1.3.2 经济性约束条件

　　经济性指标除了高效率区域面积以外还有计算工况效率。本文对计算工况效率η^*_y进行约束^[5], 需确定计算工况速比参数i*。

　　式中:η*_ymin为设定的η*y最小值。

　　为了能使η*_y与目标f_ra保持一致, 在优化过程根据一定的原则不断提高η*_ymin的值。

　　同样, 为了能更好地控制高效率区域曲线的姿态, 对高效率区域低值效率η_a以及高效率区域高值效率η_c进行约束, 具体示意见图2。

　　式中:η_amin为!a最小值;η_cmin为η_c最小值。

　　1.3.3 动力性约束条件

　　对启动工况变矩比K₀进行约束^[5]。

　　式中:K_0min为设定的K₀最小值。