列方式示意圖。
[0045] 圖12是凹坑矩陣的四種排列方式下的減阻效果示意圖。
[0046] 圖13具有乳突仿生結(jié)構(gòu)的導(dǎo)輪葉片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047] 圖14a、圖14b是乳突單元體示意圖、乳突仿生結(jié)構(gòu)局部放大圖。
[0048] 圖15是本實(shí)用新型具有多生物仿生特征的雙渦輪液力變矩器與原始常規(guī)雙渦輪 液力變矩器的啟動轉(zhuǎn)矩對比。
[0049] 圖16是本實(shí)用新型具有多生物仿生特征的雙渦輪液力變矩器與原始常規(guī)雙渦輪 液力變矩器的效率對比。
[0050] 圖17是本實(shí)用新型具有多生物仿生特征的雙渦輪液力變矩器與原始常規(guī)雙渦輪 液力變矩器的容量系數(shù)對比。
【具體實(shí)施方式】：
[0051] 如圖1所示，YJSW335雙渦輪液力變矩器包括栗輪1，栗輪外環(huán)11，栗輪內(nèi)環(huán)12,第 一渦輪2,導(dǎo)輪3,第二渦輪4。
[0052] 雙渦輪液力變矩器中各組成部分的葉片測量參數(shù)如圖2所示，包括截面的弦長、 厚度、最大彎度、進(jìn)口角、出口角等。
[0053] 1 ?仿生葉片
[0054] I. 1第二渦輪仿生葉片，
[0055] 本實(shí)用新型在不改變第二渦輪葉片其他結(jié)構(gòu)參數(shù)基礎(chǔ)上采用仿生技術(shù)改變其環(huán) 量分配函數(shù)，環(huán)量分配函數(shù)多項式為：y=ax2+bx+c。其中X為中弧線上各等分點(diǎn)的橫坐標(biāo)， y為相應(yīng)的環(huán)量分配值。參數(shù)a，b，c的取值范圍如下：
[0057]運(yùn)用ISIGHT優(yōu)化軟件對參數(shù)a，b，c進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合得到的參數(shù)a，b，c的取值范 圍，以變矩器效率為目標(biāo)函數(shù)，選擇拉丁超立方方法選取樣本點(diǎn)，應(yīng)用徑向基函數(shù)方法構(gòu)建 代理模型，選擇非支配排序遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果如表1所示。

[0061] 其中，當(dāng)a= -0. 7374,b= -0. 2919,c=I. 0108時，仿生葉片的性能最優(yōu)。此時 的環(huán)量分配函數(shù)如下：
[0062]y=-0?7374x2 -0? 2919X+1. 0108
[0063] 第二渦輪仿生葉片前緣的入口角度為43°，葉片后緣的出口角度為135.5°，葉 片整體的高度（最大彎度）為43. 67mm，從進(jìn)口到出口的軸向長度（弦長）為106. 83mm，葉 片形狀對比如圖3a、3b所示。
[0064] 將仿生第二渦輪葉片與常規(guī)栗輪和導(dǎo)輪及第一渦輪搭配組合成液力變矩器，其扭 矩比、效率、栗輪容量系數(shù)對比情況如圖3c、圖3d、圖3e所示（圖中橫坐標(biāo)為傳動比）。在 啟動扭矩比上，第二渦輪采用仿生葉片后液力變矩器啟動扭矩4. 35,采用常規(guī)葉片的啟動 扭矩為4. 27。第二渦輪采用仿生葉片最高效率值為84.95% ;，采用常規(guī)葉片的最高效率 值為83. 16% ;栗輪容量系數(shù)CF的對比顯示第二渦輪采用仿生葉片后液力變矩器的栗輪容 量系數(shù)大于常規(guī)仿生葉片值；仿生型液力變矩器性能優(yōu)于原始液力變矩器。
[0065] 1. 2第一渦輪仿生葉片
[0066] 本實(shí)用新型在不改變第一渦輪葉片其他結(jié)構(gòu)參數(shù)的基礎(chǔ)上改變其環(huán)量分配函數(shù)， 環(huán)量分配函數(shù)的多項式為：y=ax4+bx3+cx2+dx+e，其中X為中弧線上各等分點(diǎn)的橫坐標(biāo)，y 為相應(yīng)的環(huán)量分配值。參數(shù)a，b，c，d，e的取值范圍為如下：
[0068]運(yùn)用ISIGHT優(yōu)化軟件對參數(shù)a，b，c，d，e進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合得到的參數(shù)a，b，c，d，e 的取值范圍，以變矩器效率為目標(biāo)函數(shù)，選擇拉丁超立方方法選取樣本點(diǎn)，應(yīng)用徑向基函數(shù) 方法構(gòu)建代理模型，選擇非支配排序遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果如表2所示。

[0072]其中，當(dāng)a= 4. 1141，b= -5. 08,c=-0?1494,d=0?1369,e=0?9918 時，變矩 器的效率最高，仿生葉片的性能最優(yōu)，此時的環(huán)量分配函數(shù)如下：
[0073] y=4. 1141x4-5. 08x3-〇. 1494x2+0. 1369x+0. 9918
[0074] 第一渦輪仿生葉片前緣的入口角度為118. 5°，內(nèi)切圓半徑為5. 11mm，葉片后緣 的出口角度為152°，其內(nèi)切圓半徑為0.32mm，長度為3. 6~4mm左右，葉片整體的高度（最 大彎度）為22.29_，從進(jìn)口到出口的軸向長度（弦長）為31.03_。
[0075] 將仿生第一渦輪葉片與原始栗輪和導(dǎo)輪及第二渦輪搭配組合成液力變矩器，其扭 矩比、效率、栗輪容量系數(shù)對比情況如圖4c、圖4d、圖4e所示。在啟動扭矩比上，第一渦輪 采用仿生葉片后液力變矩器為4. 38,采用常規(guī)葉片4. 27。對于效率，第一渦輪采用仿生葉 片后液力變矩器的最高效率為83. 57%，，用常規(guī)葉片的最高效率83. 16% ;在栗輪容量系 數(shù)CF的對比上，第一渦輪采用仿生葉片后液力變矩器的栗輪容量系數(shù)大于采用常規(guī)葉片； 仿生型液力變矩器性能優(yōu)于原始液力變矩器。
[0076] 1. 3栗輪仿生葉片
[0077] 本實(shí)用新型在不改變栗輪葉片其他結(jié)構(gòu)參數(shù)基礎(chǔ)上采用仿生技術(shù)改變其環(huán)量分 配函數(shù)，環(huán)量分配函數(shù)的多項式為：y=ax3+bx2+cx+d。其中X為中弧線上各等分點(diǎn)的橫坐 標(biāo)，y為相應(yīng)的環(huán)量分配值。參數(shù)a，b，c，d的取值范圍為如下：
[0079] 運(yùn)用ISIGHT優(yōu)化軟件對參數(shù)a，b，c，d進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合得到的參數(shù)a，b，c，d的取 值范圍，以變矩器效率為目標(biāo)函數(shù)，選擇拉丁超立方方法選取樣本點(diǎn)，應(yīng)用徑向基函數(shù)方法 構(gòu)建代理模型，選擇非支配排序遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化如表3所示。
[0080]表 3

[0083]其中，當(dāng)a =-I.1129, b =-I.3475, c = 0? 7683, d = -0? 0009時，液力變矩器的 效率最高，仿生葉片的性能最優(yōu)。此時的環(huán)量分配函數(shù)如下：
[0084] y=-I.1129x3-l. 3475x2+0. 7683X-0. 0009
[0085] 栗輪仿生葉片前緣的入口角度為110°，葉片后緣的出口角度為78. 5°，葉片整 體的高度（最大彎度）為55. 13mm，從進(jìn)口到出口的軸向長度（弦長）為96. 89mm，葉片形 狀對比如圖5a、5b所示。
[0086] 將仿生栗輪葉片與常規(guī)第二渦輪和導(dǎo)輪及第一渦輪搭配組合成液力變矩器，其扭 矩比、效率、栗輪容量系數(shù)對比情況如圖5c、圖5d、圖5e所示。在啟動扭矩比上，栗輪采用 仿生葉片和采用常規(guī)葉片液力變矩器啟動扭矩分別為4. 31、4. 27。效率曲線上，栗輪采用仿 生葉片對應(yīng)的液力變矩器的最高效率84. 6%，采用常規(guī)葉片的最高效率為83. 16%;栗輪容 量系數(shù)CF上，常規(guī)葉片所對應(yīng)液力變矩器的栗輪容量系數(shù)小于采用仿生葉片，二者相差較 小，仿生型液力變矩器性能優(yōu)于原始液力變矩器。
[0087] 1. 4導(dǎo)輪仿生葉片
[0088] 本實(shí)用新型在不改變導(dǎo)輪葉片其他結(jié)構(gòu)參數(shù)基礎(chǔ)上采用仿生技術(shù)改變其環(huán)量分 配函數(shù)，環(huán)量分配函數(shù)的多項式為：y=ax3+bx2+cx+d。其中X為中弧線上各等分點(diǎn)的橫坐 標(biāo)，y為相應(yīng)的環(huán)量分配值。參數(shù)a，b，c，d的取值范圍為如下：
[0090] 運(yùn)用ISIGHT優(yōu)化軟件對參數(shù)a，b，c，d進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合得到的參數(shù)a，b，c，d的取 值范圍，以變矩器效率為目標(biāo)函數(shù)，選擇拉丁超立方方法選取樣本點(diǎn)，應(yīng)用徑向基函數(shù)方法 構(gòu)建代理模型，選擇非支配排序遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化，如表4所示。
[0091]表 4
[0092]
[0093]
[0094] 其中，當(dāng)a= 0? 992,b= -0? 192,c= 0? 1936,d= -0? 0058 時，液力變矩器的效 率達(dá)到最高，仿生葉片的性能最優(yōu)。此時環(huán)量分配函數(shù)如下：
[0095] y= 0? 992x3-0. 192x2+0. 1936X-0. 0058
[0096] 導(dǎo)輪仿生葉片前緣的入口角度為83°，葉片后緣的出口角度為30°，葉片整體的 高度（最大彎度）為44. 08mm，從進(jìn)口到出口的軸向長度（弦長）為28. 81mm，葉片形狀對 比如圖6a、6b所示。
[0097] 將仿生導(dǎo)輪葉片與常規(guī)第二渦輪和栗輪及第一渦輪搭配組合成液力變矩器，其扭 矩比、效率、栗輪容量系數(shù)對比情況如圖6c、圖6d、圖6e所示。在啟動扭矩比上，仿生導(dǎo)輪 葉片對應(yīng)的液力變矩器為4. 43,常規(guī)葉片對應(yīng)的液力變矩器為4. 27。對于效率，仿生導(dǎo)輪 葉片對應(yīng)的最高效率值分別為83. 79% ;常規(guī)葉片對應(yīng)的最高效率值為83. 16% ;栗輪容量 系數(shù)CF的對比顯示，常規(guī)葉片所對應(yīng)液力變矩器的栗輪容量系數(shù)小于仿生葉片值；仿生型 液力變矩器性能優(yōu)于原始液力變矩器。
[0098] 2具有溝槽的導(dǎo)輪仿生葉片
[0099] 本實(shí)用新型在導(dǎo)輪葉片吸力面上靠近葉片入口的前部布置U型仿生溝槽以干擾 邊界層的流動。仿生溝槽的微觀結(jié)構(gòu)如圖7所示。溝槽間距s和高度h的尺寸設(shè)計與流 體的流動性質(zhì)密切相關(guān)。根據(jù)大量的CFD仿真結(jié)果，當(dāng)其高度h和間距s的無量綱尺寸0 <h+彡25和0 <sX30時，具有減阻特性，此時，由公式s=s+V/^及h=h+V/^計 算得到的s和h的取值范圍為0 <s彡0? 83mm，0 <h彡1mm。其中V為流體運(yùn)動黏度， Vt= (T。/^廣5為葉片壁面剪切速度；p為流體密度，T。為葉片壁面剪切應(yīng)力。其中葉 片壁面剪切應(yīng)力T。通過Blasius摩擦系數(shù)和Fanning摩擦因子相結(jié)合而近似解出：
[0101] 得到壁面剪切應(yīng)力為：
[0102] T〇= 0