喷嘴位置对轴承腔内油气润滑两相流的影响

基于气液两相流理论,采用多重坐标系法构建角接触球轴承数值计算模型,分析不同喷嘴位置和转速下轴承腔内油相体积分数、保持架表面及轴承内外圈的油气分布特性。结果表明：在轴承低转速下,正面供油时轴承腔内油相体积分数及其周向分布的波动大于背面供油;正面供油时保持架下表面会产生润滑油的积聚,造成润滑油无法及时通过出口排出,而背面供油时润滑油在保持架表面的油相分布更均匀;正面供油时内圈左面油相体积分数较高,外圈油相分布变化较大,而背面供油时内圈右面、中间面及外圈中间面油相体积分数较高。不同转速下喷嘴位置对腔内油相分布的影响也不同,低转速下正面供油时腔内油相体积分数更高,高转速下喷嘴位置对轴承腔内油相分布的影响较小,润滑油在轴承腔内分布较为均匀,保持架下侧未见明显的润滑油积聚。     

油气两相流对滑动轴承油膜破裂位置的影响

滑动轴承油膜破裂位置是滑动轴承静特性之一。本文在引入新型气油两相流流变模型后,组织了一套适用于油气两相流润滑工况下滑动轴承的数值计算理论,用数值计算的方法研究了油气两相流对滑动轴承油膜破裂位置的影响,得出了一组规律性的结论。     

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。     

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。     

高速角接触球轴承油气润滑温升特性研究

油气润滑系统广泛应用于高速滚动轴承,油气润滑条件下轴承温升特性与温度场分布是影响轴承极限转速与动态工作稳定性的重要因素.基于高速滚动轴承摩擦学与两相流理论,以角接触球轴承为研究对象,建立了油气润滑条件下轴承与流体域之间的流固耦合模型.利用流体仿真软件Fluent对油气润滑条件下高速角接触球轴承与流体之间的传热方式及温度...     

油气两相流对滑动轴承静特性影响的实验研究

在改装后的ＭＰＶ－１５００滑动轴承试验机上实验研究了油气两相流对滑动轴承承载能力及摩擦力的影响。通过对实验数据的整理发现，油气两相流对滑动轴承摩擦力影响极小，而对承载能力有一定的降低作用，但随载荷的增大，这种降低作用趋于消失。     

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。     

航空发动机轴承腔内两相流动数值模拟

主轴承腔作为航空发动机润滑系统油气两相流的重要区域,腔内的高温高乐及其回油特性对润滑系统的性能都有很大影响.利用VOF数值计算模型对某航空发动机轴承腔简化模型内油气两相流进行数值计算,将两相之间表面张力作为源项添加到动量方程中,并依据实际情况添加壁面黏附模型,计算结果与现有实验数据符合良好.分析几种工作参数下润滑油相界面的差异及其因为,研究腔压及回油油气体积比随转子转速及润滑油流量的变化规律.结果表明:腔内的压力沿周向在出口处附近较低,并且随着转子转速或润滑油流量的增加而增大;回油孔出口处油气体积比随润滑油进口流量增加而增大;当润滑油进口流量一定时转子转速增大不利于回油.     

基于聚类分析的航空发动机轴承腔油气两相流型辨识

轴承腔是航空发动机内的重要部件,对其内两相流流动状态的理解有助于提高发动机的润滑效率、提升发动机的工作性能和可靠性。基于流型辨识研究两相流在不同流型下的流动性质是获取轴承腔内物理现象的一个可行途径。在考虑试验获取难易性和辨识能力条件下,结合前人研究成果,应用K-Means聚类法对利于辨识轴承腔3种典型两相流流型的特征参数-无量纲两相介质速度和无量纲压力在近壁面附近的数值进行聚类分析。研究结果表明:该方法能够成功地将轴承腔3种典型流型进行归类,这对基于流型辨识研究轴承腔内3种典型流型下两相介质的物理状态,以及轴承腔润滑设计和换热分析提供了基础。     

轴承腔中油滴尺寸分布和沉积特性

航空发动机的润滑系统和二次空气流动系统的设计依赖于对轴承腔中复杂的油气两相流动状态的理解,这其中包括影响轴承腔润滑和换热性能的壁面油膜物理特性.运动油滴转移的质量和动量与轴承腔壁面油膜厚度和速度有很大关系,并决定轴承腔油气两相流动的油膜初始状态.通过分析轴承腔结构工况与油滴直径分布参数关系,明晰基于直径尺寸连续的油滴质量分布,在此基础上进行油滴与轴承腔壁面碰撞后的沉积质量和转移动量的计算,以量纲一参数的形式探讨轴承腔结构和工况对油滴沉积质量和转移动量的影响.针对某一轴承腔结构和工况条件进行的油滴沉积质量和动量转移量计算,以研究计算方法的可行性.结合油滴尺寸分布进行油滴沉积特性分析,探索轴承腔油膜形成过程的物理本质,获得表征轴承腔结构和工况条件的量纲一参数We*1/2对油滴沉积质量和沉积油膜动量转移量的影响规律,有助于航空发动机轴承腔油气两相流动研究后续工作的开展.     

基于引气封油方式的轴承腔密封间隙油气两相泄漏流动特性数值与试验研究

轴承腔滑油泄漏直接影响航空发动机的安全性,而现有研究缺乏引气条件对轴承腔滑油密封性能的探索。设计搭建轴承腔密封间隙油气两相泄漏流动特性试验装置,建立轴承腔油气两相泄漏流动特性数值求解模型,在数值与试验结果相互验证的基础上,研究轴承腔密封间隙油气两相分布状态与临界封油特性。研究表明：供气压强高于临界封油气压时,滑油与封油气体在油腔内混合形成复杂的油气两相状态,滑油油位越高,油气两相混合区域越大;供气压强低于临界封油气压时,滑油流入密封间隙,油气交界面状态呈现波状或条状,滑油流入气腔后首先呈现股状下流,而后呈膜状渗流。密封间隙由0.05 mm增加至0.20 mm,临界封油气压增加221.5%;滑油油位由30 mm增至120 mm,临界封油气压增加129.2%。滑油油位通过影响滑油加速度、密封间隙通过影响滑油加速度和节流效应对滑油泄漏流动产生影响。研究内容为轴承腔密封间隙泄漏流动特性分析与临界封油气压判定提供理论依据。     

油水两相流对轧机油膜轴承热弹流润滑的影响

研究润滑油中混入水后对轧机油膜轴承热弹流润滑的影响。建立油水两相流体的数学模型,以及轧机油膜轴承热弹流润滑的数学方程,利用多重网格法及多重网格积分法对上述方程进行求解,并分析润滑膜压力、膜厚随含水量、主轴转速、轧制力的变化关系。结果表明:与纯油润滑相比,油水两相流体润滑具有更好的润滑特性,且随着含水量的增加,膜厚增大,承载能力增强;随着主轴转速的增加,膜厚增加,承载能力减小;随着轧制力的增加,膜厚减小,承载能力增强。在油水两相流润滑条件下,热效应对于轧机油膜轴承弹流润滑的影响不能忽略。     

径向游隙对角接触球轴承两相流热特性的影响

径向游隙直接影响角接触球轴承内部两相流的分布以及热特性。为探究不同径向游隙下角接触球轴承油气润滑两相流热特性变化规律,基于两相流理论以及轴承换热机制,建立数值分析模型模拟轴承腔内油气两相流流动特性,分析径向游隙和轴承运行工况对轴承腔内流场分布以及温升的影响,并通过轴承温升试验验证了仿真结果。结果表明：油气两相流中油相受离心力影响主要分布在轴承外圈,径向游隙增大使得油相体积分数减少;轴承温升随着径向游隙增大而减少,一定程度上增大径向游隙可以减少轴承生热量。研究结果为探究角接触球轴承油气润滑热特性以及改善轴承腔结构参数提供了参考。     

航空发动机轴承腔通风结构嵌入改进及油气两相流动特性研究

为研究航空发动机轴承腔油气两相流动特性,提高轴承腔回油特性,针对轴承腔的通风结构提出嵌入改进方案;建立基于欧拉-欧拉方法轴承腔两相流求解模型,对不同工况下常规轴承腔和嵌入改进方案轴承腔流动特性和回油特性进行分析。研究结果表明,将常规轴承腔通风结构进行嵌入改进后,润滑油被嵌入的通风口壁面阻挡,在空气剪切力和重力的作用下,通风口右侧的润滑油掠过通风口向下游移动,从通风口流出的润滑油量减小,从回油口流出的润滑油增加,因而使得回油效率明显提升;随着嵌入深度的增加,从通风口流出的润滑油得到进一步抑制,腔内润滑油体积分数进一步增加,回油效率得到进一步提升;相比常规轴承腔,当润滑油流量为200 L/h,转速为15 000 r/min时,嵌入改进方案回油效率提升最为明显,嵌入深度为8、10、12 mm的改进方案回油效率分别提高了16.72%、18.80%和20.19%。     

油水两相流对轧机油膜轴承等温弹流润滑的影响

研究轧机油膜轴承润滑油混入冷却水形成的油水两相流对轴承等温弹流润滑的影响。建立油水两相流体模型和弹流润滑方程,研究油膜轴承在等温条件下的润滑特性,分析流体润滑膜的压力、膜厚随含水量、滑滚比、轴颈间隙、主轴转速和轧制力的变化关系。结果表明:随着含水量的增加,油水两相流体由油包水流型转化为水包油流型,压力变化不大,膜厚先增加后减小,油包水流型作为润滑剂时润滑性能最优;随着滑滚比和轧机油膜轴承主轴转速的增加,压力减小、膜厚增加,而随着轴颈间隙和外部轧制力的增加,压力增加、膜厚减小。     

轴承腔中润滑油气液两相分层流动研究

基于轴承腔中润滑油气液两相分层流动模型和湍流模型，采用VOF方法追踪气液界面等技术求解三维N—S公式，对腔内润滑油气液两相分层流动的特性进行了研究。分析了润滑油混合物空气体积比等结构工况参数对流体介质在轴承腔出口处压力和径向速度的影响，研究结果揭示了结构工况参数对出口压力和径向速度的不同影响趋势。将所计算得到的理论数据与国外类似结构的轴承腔工况条件和结构数据进行比较，证明了该计算方法和结果的正确性。     

高速轴承油气润滑系统的研究及应用现状

随着高速加工技术的快速发展,油气润滑技术应用于高速机床/磨床电主轴轴承已成为目前发展的普遍趋势。概述近年来油气润滑系统应用于高速轴承的研究现状及应用进展,总结油气润滑系统组成、主要影响因素、油气两相流形成机制、润滑状态、关键部件研制等油气润滑系统的研究成果和应用现状,阐述油气润滑系统的设计难点,并提出油气润滑系统研究的未来发展方向。     

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。     

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。