工作参数对航空发动机轴承腔内二相流动的影响

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1、第38卷第1期航空发动机Vol_38No．12012年2月AeroengineFeb．2012工作参数对航空发动机轴承腔内二相流动的影响王娟娟，方弘毅(中航工业中国燃气涡轮研究院，四川江油621703)摘要：作为航空发动机润滑系统油气二相流的重要区域，主轴承腔的工作参数对内部二相流动的影响对于发动机润滑系统设计具有重要意义。利用DPM壁面液膜模型，采用CFD方法对某型发动机轴承腔简化模型内油气二相流进行了数值计算，计算结果与现有试验数据符合良好；给出了轴承腔在不同主轴转速及不同滑油流量下油膜厚度、空气和油膜速度的分布以及出口速度变化规律。关键词：航空发动机；轴承腔；气液二相流；工作参

2、数；数值计算；DPM模型OperatingParametersInfluenceonAidOilTwo-phaseFlowin王娟娟(1986)，女，硕士，从事航空发AeroengineBearingChamber动机数值仿真及整机试验工作。WANGJuan_juan，FANGHong—yi收稿日期：2011-03—11(AVICChinaGasTurbineEs~bfishment，JiangyouSichuan621703，China)Abstract：Asanimportantaerainaeroenginelubricationsystemoil／airtwo-phase，m

3、ainbearingchamberoperatingparameterinfluenceoninternaltwo．phaseflowhadgreatsignificanceforaeroenginelubricationsystem．TakingadvantageofDPMwall-filmmodel，theoil／airtwo—phaseflowinthebearingchamberofanaeroenginewassimulatednumericallybyCFDapproach．Thesimulationresultsshowagoodcoincidencewiththepr

4、iortestdata．Filmthicknessandair／filmvelocitydistributionunderdifferentrotationalspeedandoilflowrate，andtherelationshipbetweenoutletvelocityandoperatingparametersarepresentedrespectively．Keywords：aeroengine；bearingchamber；air／oiltwo-phaseflow；operatingparameter；numericalsimulation；DPMmodel(相多普勒粒

5、子分析仪)技术与数值计算方法结合，描0引言述了油滴的特性。Farrall等01以这些数据为初始条对润滑系统内滑油和空气流动的认知是发动机件，研究了1个简化的轴承腔内初始喷射条件对油滴设计的前提。主轴承腔是润滑系统的重要组成部颗粒运动的影响，提出了预测航空发动机轴承腔内空分，是滑油和空气接触并相互作用形成复杂二相流动气、油滴颗粒和油膜行为的二相数值建模方法，其模的主要区域。开展轴承腔内滑油气液两相流动状态和型考虑了颗粒／油膜间的相互作用。特性研究可以为润滑系统合理设计提供参考依据。近本文以航空发动机典型结构轴承腔为研究对象，以年来，虽然国内外学者在该领域进行了一些研究。商业CFD软件F

6、LUENT为平台，采用DPM模型，在不但是，在不同工作参数下对轴承腔内两相流动还缺乏同主轴转速及不同滑油进口流量条件下进行数值计算，定量描述，而这对于轴承腔润滑设计是十分重要的。分析不同工作参数下轴承腔内二相流动的运动规律。由于轴承腔空间狭窄及内部介质高速运动，在实际发l物理模型与模拟方法动机条件下，光学测量的可达性受到限制，加之进行流场试验研究十分耗时，详细测量难度很大。因此，采1．1物理模型用数值计算是1种有效方法。Glahn等[81采用PDPA本文以简化轴承腔为研究对象，如图1所示。航空发动机第38卷动量方程吾)+杀VkjVk~)一广vh)IiSk+Fk，临(4)式中：P为密度

7、；v为速度；尸为静压；为黏性系数；．r为应力张量下标；Pg为重力；、ink=分别为图1简化轴承腔第k组颗粒的数密度和单个颗粒质量；P=rtkm为第在这个简化的轴承腔中，滑油在轴承滚柱和保持组颗粒的表观密度；=，s=一∑m，为架的高速运动作用下被雾化为油滴颗粒，被甩到轴承腔中，与从另一侧进入轴承腔的封严空气形成二相Magnus力；下标√表示第√相连续流体。流。一部分滑油颗粒碰到壁面形成油膜，并沿壁面运1．3壁面液膜模型动；另一部分油滴颗粒随空气流动。滑油以这