轴承腔油气两相泡状流动的数值研究

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 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。     

气液两相流对发动机主轴承润滑性能影响的分析

润滑油中出现的气液两相流现象是发动机主轴承工作中较常出现的现象,对发动机工作性能有较大影响。本文基于主轴承中润滑油气液两相均匀流动模型,利用湍流理论和有限差分技术,通过求解Navier-Stokes方程,获得了润滑油含气率、转子转速以及润滑油入口速度和轴承腔润滑油出口压力和速度的关系。本文的工作对于发动机主轴承润滑设计具有一定的参考价值。     

柱面螺旋槽气液两相流体动压密封稳态性能研究

为揭示航空发动机轴承腔内润滑油与加压气流形成复杂两相润滑状态下的柱面流体动压密封性能,基于两相流Mixture模型,研究气液两相介质柱面螺旋槽流体动压密封稳态性能,分析操作参数和结构参数对动压密封性能的影响.结果表明:在同样工况参数下,气液两相下柱面流体动压密封具有较好的动压效应;转速、压差以及液气比的增大均有利于提高...     

航空发动机主轴承环下供油系统两相分相流动分析

以航空发动机主轴承环下供油润滑系统为研究对象,考虑气液两相对润滑介质流态及润滑性能的影响,基于有限体积法建立了润滑介质在分相流动状态下的计算模型.采用SIMPLEC方法,得出了分相流动情况下两相的分布情况以及含气率、喷嘴喷射流量和系统转速等工况参数对轴承环下出口润滑油平均速度以及平均压力的影响,并与单相流动模型的计算结果进行了比较.结果表明,在分相流动状态下,随着含气率的增大,轴承环下出口润滑油流动速度和压力都减小,使得轴承润滑冷却性能下降;在分相流动和单相流动状态下,随着喷射流量和转速的增大,环下出口润滑油流动速度和压力都增大,使得轴承润滑冷却性能提高;而当喷射流量超过一定值时,环下供油系统的润滑效率降低.在分相流动状态下得到的润滑油流动速度和压力都小于单相流动状态下的数值.     

高速滚动轴承喷油润滑有限元分析

建立角接触球轴承环间气液两相流有限元仿真模型,基于FLUENT流体计算软件对轴承环间喷射润滑穿透过程进行仿真分析.对球进行分层处理,得到分层为10时润滑油发生雾化的油液颗粒显示更准确.在球分层为10的条件下分析了转速和喷油压力对轴承腔内大粒径油液占比的影响,结果表明:随转速增大,大粒径油液占比减小;随喷油压力增大,大粒...     

基于DNA遗传技术的气液两相流型辨识研究

利用DNA分子的复制、储存和传递信息的功能,采用基于DNA编码技术的遗传算法优化BP神经网络,建立了具有更高辨识能力的气液两相流流型辨识模型,并就若干参数对辨识模型计算效率的影响规律进行了研究。研究结果表明,基于DNA编码遗传技术对BP神经网络进行优化处理而形成的气液两相流型辨识模型比已有其它辨识模型具有更高的辨识能力;通过轴承腔气液两相流动数值仿真流型模式的辨识分析,表明这一辨识模型可应用于航空发动机轴承腔气液两相流的研究。     

轴承腔中均匀流体/壁面油膜分层流动分析

航空发动机轴承腔精确的润滑与换热设计依赖于对其内油气两相润滑介质流动与换热本质的认识。针对轴承腔内复杂的油气两相润滑介质流动状态,建立轴承腔均匀流体/壁面油膜分层流动分析模型,开展腔内油气两相润滑介质流动特性研究,探讨转子转速和润滑油供油量对均匀流体和壁面油膜两相介质压力、速度以及温度分布的影响。分析模型中,气相介质(含油滴)的等效物理特征参数通过离散油滴和气相介质的组分比例关系确定,各固体壁面与流体介质的对流换热系数根据其各自的传热特性确定。研究结果表明,均匀流体与壁面油膜两相介质的压力随着润滑油供油量的增加而增大,受转子转速的影响较为复杂;均匀流体与壁面油膜两相介质的速度随着转子转速的增高而增大,受润滑油供油量影响较小;均匀流体的温度随着润滑油供油量的增加而减小,受转子转速的影响较小;与均匀流体温度不同,壁面油膜的温度随着转子转速的增加而增大,随着润滑油供油量的增加而减小。建立了轴承腔试验台系统,开展了轴承腔油气两相流动状态下的压力和温度测试,压力和温度试验结果与理论计算结果均具有较好的吻合性,验证了提出的理论分析方法的可靠性。     

DNA编码和混沌神经网络的两相流型辨识

利用DNA编码和混沌神经网络技术，构造了基于DNA编码的混沌神经网络，通过对航空发动机轴承腔气液两相流型的辨识研究，建立了气液两相流型预测模型，从而为航空发动机轴承腔内润滑油气液两相流型辨识提供了技术支持。     

高铁轴承试验台陪试轴承腔气液两相流压力分析

以高铁轴承试验台陪试轴承腔为研究对象,根据陪试轴承的载荷和转速,采用VOF模型和RNGκ-ε湍流模型对高铁轴承试验台陪试轴承腔简化模型内气液两相流进行数值模拟,分析轴承转速、回油孔直径对陪试轴承腔压的影响,获得气液两相流中润滑油压力场和速度场在轴承腔内的分布情况。结果表明,随着试验台陪试主轴转速的提高,轴承腔压随之增大;随着回油孔直径增大,出口附近轴承腔压降低比其他部位腔压变化更为明显。     

角接触球轴承内圈织构设计及对油气润滑两相流的影响

针对角接触球轴承油气润滑中内圈润滑油含量少和保持性差的问题,提出在轴承内圈滚道设计圆凹坑形表面织构的润滑增效方法。基于气液两相流模型和多重参考系方法,建立内圈织构化角接触球轴承腔内油气两相流数值分析模型,分析内圈织构对轴承油气两相流动及润滑增效的影响。结果表明：织构化轴承可以显著提高润滑油在内圈的保持量,同时改善轴承腔内润滑油分布不均的状况;在微织构附近油气两相流动更不规则,所产生的压力梯度和速度梯度有利于提高气液两相膜的承载力;随着轴承转速的升高,内圈织构润滑增效效果相对减弱;随着供油量的增加,内圈织构润滑增效效果更加显著。     

Effects of design parameters on the noise of rotor-bearing systems

The purpose of the present paper is to investigate the effects of design parameters on the noise produced by rotor-bearing systems supported by oil lubricated journal bearings. To do this, the effects of radial clearance and the width of the bearing, lubricant viscosity, and mass eccentricity of the rotor on the noise of the bearing are investigated, and the numerical results are presented through the graph of the A-weighted sound pressure level of the bearing for various rotational speeds of the rotor. The results show that the A-weighted sound pressure level of the bearing is markedly influenced by the mass eccentricity of the rotor and the radial clearance and the width of the bearing. High viscosity of the lubricant slightly decreases the noise of the bearing, but its effect is relatively low at high speed. The results of the paper could aid in the design of low-noise rotor-bearing systems supported by oil lubricated journal bearings.     

复杂轴承流体动力学特性的边界元分析

用边界元方法对复杂轴承中四叶轴承的流体动力学特性进行了分析，得到了轴承润滑区的流场分布、轴颈表面和轴承内表面上的压力分布。结果表明：在四叶轴承的每个尖角处形成了规则的环流，环流的方向与轴颈的旋转方向相反；轴颈表面的压力分布呈周期性变化，压力的最大值在轴承润滑区相对狭窄的区域，但不是最狭窄的区域；轴承四叶所受的压力具有极强的相似性和对称性；轴承所受压力的极大区和极小区恰与轴颈所受压力的极大区与极小区相对应。     

Influence of Particles on the Loading Capacity and the Temperature Rise of Water Film in Ultra-high Speed Hybrid Bearing

Ultra-high speed machining technology enables high efficiency, high precision and high integrity of machined surface. Previous researches of hybrid bearing rarely consider influences of solid particles...     

油气润滑角接触球轴承腔内空气压力分布数值分析

基于轴承腔内油气两相流流动模型,采用VOF方法和MRF模型对高速角接触球轴承腔内油气两相流的流动情况进行数值计算,重点分析轴承腔内和滚珠表面的压力分布,以及转速、初始空气压力等参数对压力分布的影响。结果表明:轴承腔内的压力因滚珠与保持架的搅动作用,整体处于负值,并且在局部区域形成漩涡;随着转速的增加,腔内压力在负方向上逐渐增大,内外圈之间的压差也随之增大;沿着滚珠自旋方向,压力在负方向上逐渐增大,到滚珠与内圈接触点附近达到最大值,这有利于将润滑油吸附到滚珠表面,从而得到更好的润滑效果;初始压力越大,腔内压力在数值上也越大,分布不均匀性程度随之加剧,初始压力的选取对轴承润滑有很大影响。     

基于Fluent的径向柱塞泵内流道流场分析

针对40ml/r径向柱塞泵内流道的非定常流动,应用流场仿真专用软件Fluent进行了可视化分析。利用滑移网格和动网格技术对柱塞绕配流轴旋转以及柱塞沿自身轴线的往复运动进行动态模拟,得到柱塞在不同位置的速度和压力分布云图,以及出口处压力和流量随转角的变化规律,数值模拟结果为径向柱塞泵流道的设计提供了理论基础。     

Variable-viscosity effects in externally pressurized spherical oil bearings

Externally pressurized spherical bearings were analysed considering the rotational inertia of the lubricant and the variation of the lubricant viscosity along the flow. The equations of motion expressed in spherical coordinates were suitably reduced to describe the lubricant flow through the bearing clearance. A numerical solution of the resulting equations, in which the variation of viscosity with temperature was considered, was obtained using the finite-difference technique. The effects of bearing geometry, bearing speed, inlet oil temperature, bearing load, lubricant flow rate and frictional torque on pressure and temperature distributions under adiabatic flow conditions were investigated. Satisfactory agreement between experiment and the adiabatic solution was found for a high speed factor. The theory is applicable to both fitted and clearance-type spherical bearings.