轴承腔油气两相泡状流动的数值研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com第44卷第9期机械工程学报v。I．44No．92008年9月CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGINEERINGSep．2008DoI：10．3901／JME．2008．O9．070轴承腔油气两相泡状流动的数值研究吴昊天陈国定(西北工业大学机电工程学院西安710072)摘要：航空发动机轴承腔过热或着火等现象与腔内油气两相泡状流动有关，需要通过数值计算研究两相泡状流动特性，从而为轴承腔润滑设计提供参考依据。针对上述问题，以某型航空发动机轴承腔为对象，建立轴承腔润滑油气液两

2、相泡状流动模型，借助该模型研究润滑油介质运动状态。在建立模型方程时，考虑气泡直径尺寸大小和破裂聚合的影响，引入气泡种群方程和破裂聚合模型，并基于两流体模型和k一占两方程湍流模型，建立轴承腔内润滑油两相泡状流动计算模型通过数值计算，模拟出轴承腔内润滑介质流场，最后利用国外文献的试验数据对理论分析进行了验证。研究表明，轴承腔润滑介质中气泡直径尺寸分布状态以及与转速的关系，揭示空泡率、转子转速和润滑介质进口速度等工况条件对轴承腔润滑油性能的影响。与国外试验数据的对比证明了该理论分析方法在航空发动机轴承腔润滑系统设计的可靠性和可行性。关键词：泡状流油气两相流轴承腔种群平衡方程中图分

3、类号：0359V23NumericalResearchonTwo．PhaseGas／oilBubbleFlowinBearingChamber、UHaotianCHENGuoding(SchoolofMechanicalandElectronicEngineering，NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’all710072)Abstract：Asregardstotherelationshipbetweenoverheatandfireandtwophasegas／oilbubbleflowinaero—enginebearingc

4、hamber,thecharacteristicsofthisflowarenecessarytobestudiedbynumericalcalculation，whichcanprovidereferencetothedesignoflubricationofbearingchamber．Fortheonetypeofaero-enginebearingchamber,thebubbleflowmathematicalmodelisbuiltandtheflowcharacteristicsCallbefurtherstudiedwiththismode1．Duringb

5、uildingthemodel，N—Sequations，coalescenceandbreak-upfactorsareintroducedforconsideringbubblediametersandbreakupandcoalescenceefect．Basedontwo-bodyfluidmodelandk一占turbulentmodel，thetwo-phasebubbleflowinbearingchamberisestablishedandsolvedbythefinitediferencemethodinthree—dimension．Asaresult，

6、theflowareaissimulated．Andtheexperimentaldatafromforeignreferencepapervalidatethetheoreticalanalysis．Theresultsshowthatthedistributionofbubbleinbearingchamberisrelevanttoshaftspeed．Itisalsoinvestigatedhowair／oilmixturespeedandpressureatoutletisafectedbyph)sicalparameters，suchasvoidfraction

7、，andconditionparameters，suchasrotorspeedandair／oilmixtureinletspeed．Finally,theproposedanalysisisverifiedbytheexperimentaldata,whichprovesthetheoreticalmethodisfeasibleandreliableforthedesignofbearingchamberinaero-engine．Keywords：BubbleflowAir／oiltwo—phaseflow