The mutual influence and blade-row interaction between pump and turbine in a hydrodynamic torque converter

• Autorzy: Woźniak M. , Pawelski Z. , Fuente P. , Ozuna G.

Warianty tytułu

PL

Wzajemny wpływ i oddziaływanie pomiędzy sąsiednimi łopatkami pompy i turbiny przekładni hydrokinetycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper the results of a numerical calculation of the unsteady flow inside a one-stage two-phase automotive torque converter will be presented. For the investigation the finite volume method has been employed. The commercial 3D Navier-Stokes Software CFX of ANSYS Inc. was used for the flow simulation. Here the incompressible Reynolds-Averaged-Navier-Stokes (RANS) equations will be solved using the k-[epsilon] turbulence model. The flow field is determined by the blade position of both rotors, which have different rotating velocities. Whenever two adjacent blade rows at different speed, unsteady interactions occurs in the flow. The unsteady flow at the pump exit and turbine inlet will be analyzed through instantaneous flow fields in a period so that the rotor-rotor interaction can be in detail understood. The inlet flow of the turbine was markedly periodic and influenced by the pump jet/wake. In contras the pump outlet flow showed a little dependence on the turbine relative position.

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych nieustalonego przepływu wewnątrz jednostopniowej, dwufazowej przekładni automatycznej. Dla potrzeb badań zastosowano metodę objętości skończonych. Dla potrzeb symulacji przepływu wykorzystano oprogramowanie komercyjne CFX firmy ANSYS Inc. przeznaczone do tworzenia trójwymiarowych modeli opisanych równaniami Naviera-Stokesa. Uśrednione równania Reyonolds'a (RANS) dla płynów nieściśliwych zostały rozwiązane w oparciu o turbulentny model k-[epsilon]. Pole przepływu zależy od położenia łopatek obu wirników, które obracają się z różną prędkością. Ilekroć dwa sąsiadujące rzędy łopatek obracają się z różną prędkością, zachodzące oddziaływania sprawiają, że przepływ staje się nieustalony. Analiza nieustalonego przepływu na wylocie pompy i wlocie turbiny została przeprowadzona w oparciu o chwilowe pola przepływu w okresie, tak aby umożliwić dokładne zrozumienie wzajemnego oddziaływania między wirnikami. Przepływ na wlocie turbiny był wyraźnie okresowy i uzależniony od śladu spływowego pompy. Z kolei przepływ na wylocie pompy wykazał niewielką zależność od położenia pompy względem turbiny.

Słowa kluczowe

EN

CFD; flow simulation; hydrodynamic torque converter; unsteady state

PL

metody numeryczne (CFD); przekładnia hydrokinetyczna; przepływ nieustalony; symulacja przepływu

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2012
• Tom: Nr 1
• Strony: 83--93
• Opis fizyczny: 183--194,Bibliogr. 16 poz.,

Twórcy

autor

Woźniak M.

autor

Pawelski Z.

autor

Fuente P.

autor

Ozuna G.

• Politechnika Łódzka, Katedra Pojazdów i Podstaw Budowy Maszyn, 90-924 Łódź, Żeromskiego 116,

Bibliografia

• [1] WOLLNIK M., VOLGMANN W. and SOFF H.: Importance of the Navier Stokes forces on the flow in a hydrodynamic torque converter. WSEAS Transactions on fluid Mechanics. 2006, pp. 363-369
• [2] DE LA FUENTE P., STOFF H., VOLGMANN W. and WOZNIAK M.: Numerical analysis into the effects of the unsteady flow in an automotive hydrodynamic torque converter. ICME 2011, International Conference of Mechanical Engineering, London, 6-8 July 2011, pp. 2405-2410
• [3] MAILACH R.: Unsteady Flow in Turbomachinery. Habilitation, Technische Universitaat Dresden, Dresden, Germany, 2010.
• [4] FOERSTER H.: Automatische Fahrzeuggetriebe: Grundlagen, Bauformen, Eigenschaften, Besonderheiten. Springer-Verlag Berlin et al., 1990.
• [5] ESOO A.G. BEREICH S.: Datenblatt ATF LT 71141. 1. Moorburger Bogen 12, 1995. 21079 Hamburg.
• [6] BROWARZIK V.: Experimental Investigation of Rotor/Rotor Interaction in a Hydrodynamic Torque Converter using Hot Film Anemometry. ASME, (Paper No 94-GT-246), 1994.
• [7] ACHTELIK C.: Messung Instationärer Strömungsfelder mit einer neu entwickelten Drucksonde in einer hydraulischen Turbomaschine zwischen zwei Laufrädern unterschiedlicher Relativgeschwindigkeit. Dissertation, Ruhr-Universität Bochum, Lehrstuhl für Fluidenergiemaschinen, 1995.
• [8] ACHTELIK C. and EIKELMANN J.: Experimental Investigation of the Unsteady Flow Field Between Pump and Turbine in a Hydrodynamic Torque Converter. Proceedings of the 10th Conference on Fluid Machinery, Budapest, pages 1-10, 1995.
• [9] FLACK R. D. and WHITEHEAD L. D.: Unsteady Velocities at the Pump-Turbine Interface of an Automotive Torque Converter. Proceedings 7th Conference on Laser Anemometry Karlsruhe, pages 263-270, 1997.
• [10] KRAUS S. O.: Periodic Velocity Measurements in a Wide and Large Radius Ratio Automotive Torque Converter at the Pump/Turbine Interface. ASME Journal of Fluids Engineering, 127:308-316, 2005.
• [11] MARATHE B. V. and LAKSHMINARAYANA B.: Experimental Investigation of Steady and Unsteady Flow Field Downstream of an Automotive Torque Converter Turbine and Stator. International Journal of Rotating Turbomachinery, 2:67-84, 1995.
• [12] MARATHE B. V. and LAKSHMINARAYANA B.: Experimental Investigation of Steady and Unsteady Flow Field Downstream of an Automotive Torque Converter Pump. International Journal of Rotating Turbomachinery, 5:99-116, 1999.
• [13] AINLEY S. B. and FLACK R. D.: Laser Velocimeter Measurements in the Stator an Automotive Torque Converter. International Journal of Rotating Turbomachinery, 6:417-431, 2000.
• [14] AINLEY S. B.: Laser Velocimeter Measurements in the Pump of an Automotive Torque Converter Part I–Effect of Speed Ratio. International Journal of Rotating Turbomachinery, 6:167-180, 2000.
• [15] FLACK R. and BRUN K.: Fundamental Analysis of the Secondary Flows and Jet-Wake in a Torque Converter Pump - Part I : Model and Flow in a Rotating Passage. 4th ASME/JSME Joint Fluids Engineering Conference, Honolulu Hawaii, 2:1183-1191, 2003.
• [16] FLACK R. and BRUN K.: Fundamental Analysis of the Secondary Flows and Jet-Wake in a Torque Converter Pump Part II : Flow in a Curved Stationary Passage and Combined Flows. 4th ASME-JSME Joint Fluids Engineering Conference, Honolulu Hawaii, 2:1193-1201, 2003.