《航空發動機軸承腔氣液兩相流型研究》是依託南京航空航天大學，由鹿鵬擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：航空發動機軸承腔氣液兩相流型研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：鹿鵬
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
軸承腔是航空發動機的重要部件，對腔內氣液兩相流動狀態的理解有助於提高發動機的潤滑效率、提升發動機的工作性能和可靠性。本項目擬通過數值模擬、理論分析和實驗驗證相結合的研究方法，首先基於雙向耦合模型計算方法，數值研究各種工況條件對腔內氣液兩相流動特徵的影響機理；然後引入先進的信號分析方法Hilbert-Huang變換（HHT），並對原始HHT算法的潛在問題做改進，建立差壓信號頻譜特徵與流型的關聯，提取可反映流型差異的特徵參數，形成軸承腔氣液兩相流型的判別準則；最後通過相位都卜勒粒子分析儀PDPA在實驗台上對數值模擬和信號分析的結果進行驗證，從而進一步修正數值模型並完善流型判別準則，掌握各工況條件對流型的影響規律，以期實現對流型的調控，確保航空發動機系統的穩定安全工作。項目的實施將完善航空發動機內部氣液兩相流理論，為航空發動機系統的設計和運行提供理論和技術支撐。
結題摘要
軸承腔是航空發動機的重要部件，對腔內氣液兩相流動與傳熱的理解有助於提高發動機的潤滑效率、提升發動機的工作性能和可靠性，有利於完善航空發動機內部氣液兩相流理論，為航空發動機系統的設計和運行提供理論和技術支撐。主要研究內容如下： 1、針對航空發動機軸承腔內油氣兩相可能出現的均勻流和分層流，分別採用Mixture模型和VOF模型進行了數值研究，分析了軸承腔不同位置處流場的分布。得到了兩種流型下軸承前腔和後腔處流體介質速度和壓力分布隨轉速、滑油量和空氣量的變化規律。 2、針對微小型無人機發動機軸承腔在高轉速情況下軸承冷卻效果較差的現象，對軸承腔內的主要熱源進行了理論分析計算，數值模擬了無人機軸承腔內油氣兩相的流動和換熱情況，並得到了軸承腔的流體跡線圖、速度雲圖、壓力雲圖以及溫度雲圖。在此基礎上分析了各工況對後軸承冷卻效果的影響規律，並提出了相應的最佳化方案。 3、採用計算流體力學軟體基於VOF多相流模型對軸承腔內的油氣兩相流動進行數值模擬。分析了軸承腔工況參數（轉速、進油量、進氣量、進油溫度、進氣溫度）和結構參數（腔高、腔寬）對兩相流動與換熱的影響，並重點討論了腔內壓力、滑油體積分數、流體速度和溫度的變化趨勢。結果表明，進入軸承腔的滑油多沉積在壁面上形成油膜，增大了近壁面處的滑油體積分數，有利於壁面換熱。 4、高效的滑油回收能夠避免軸承腔內過多熱量的產生，防止滑油的變性及提高工作效率。回油結構的設計及其性能的評價對改善軸承腔回油特性至關重要。對現有軸承腔回油結構進行改進，並以腔內滑油滯留體積分數、回油比、壁面平均對流換熱係數作為評判參數，分析了回油槽槽寬、槽深、偏心距等因素對軸承腔兩相流動的影響。研究發現，相比於基礎軸承腔，在一定範圍內添加回油槽能提高軸承腔的回油能力，減少滑油在腔內的滯留量。
