【摘 要】
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轴承腔内油气两相相互交织,形成油滴、油膜等复杂的两相流,具有冷却、润滑及清洁等作用,对维护滑油系统及航空发动机运行可靠性具有直接影响。在航空发动机高性能的需求下,深入分析轴承腔内油气两相的传递特性对优化轴承腔设计和提高航空发动机滑油系统的工作性能具有重要意义。本文利用数值模拟的方法进行单出口轴承腔内油气两相传递特性的研究,主要探究腔内油气两相的流动与传热特性。选取简化的航空发动机单出口轴承腔为仿真
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轴承腔内油气两相相互交织,形成油滴、油膜等复杂的两相流,具有冷却、润滑及清洁等作用,对维护滑油系统及航空发动机运行可靠性具有直接影响。在航空发动机高性能的需求下,深入分析轴承腔内油气两相的传递特性对优化轴承腔设计和提高航空发动机滑油系统的工作性能具有重要意义。本文利用数值模拟的方法进行单出口轴承腔内油气两相传递特性的研究,主要探究腔内油气两相的流动与传热特性。选取简化的航空发动机单出口轴承腔为仿真模型,以空气和4109型航空合成润滑油为两相介质,通过多相流模型（流体体积模型,VOF）求解来分析转速与供油量对腔内油气两相流动与传热特性的影响,研究内容包括单出口轴承腔油气两相的二次流流型、三维流动特性以及油气两相与外壁的换热等。同时,选取相同尺寸的基准型轴承腔,进一步研究了不同结构下轴承腔内的流动与传热特性的差异等。经过研究分析,发现在单出口轴承腔的非稳态过程中,空气与润滑油的流线相互交织,形成两股螺旋方向相反的涡环流进行周向运动。随后,由双涡流转变为单涡。此时,轴承腔内温度降低速率为最小值,驱动模式也由转速驱动模式变为润滑油驱动模式。稳态后,转速与供油量的增加会缩短达到双涡流与单涡流的时间,并提高了油膜厚度及腔内油气两相与外壁换热的均衡性。基准型轴承腔内油气两相的速度较大,提升较快,易形成连续的油膜。随转速增大,腔内油膜厚度逐渐降低。在基准型轴承腔或者当单出口轴承腔中空气流量较小时,主要以润滑油分布式进行换热。而当单出口轴承腔内空气流量较大时,能够均衡热量的传递,空气参与换热,并作用明显。
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