葉輪式通風器作為航空發(fā)動機滑油系統(tǒng)的重要部件,其主要作用是對油氣混合物中的滑油進行有效分離。與離心式通風器相比,葉輪式通風器通常是置于附件機匣或軸承腔內(nèi)的離心葉輪,沒有外殼體,直接裝于傳動軸上,省去了外部排氣管與飛機接口的框架支板等裝置,使結(jié)構(gòu)緊湊,減輕了發(fā)動機重量,因此,在近現(xiàn)代得到了大量的使用。目前,航空領(lǐng)域?qū)νL器性能的研究方法多為實驗與數(shù)值仿真,實驗研究往往受到試件加工量、流場控制及測量手段的限制,使其并不能對所有影響因素進行實驗,數(shù)值仿真多是探討工況參數(shù)對通風器性能的影響規(guī)律。工程中有諸多因素影響通風器性能,但并未對因素顯著性及最優(yōu)水平進行評估,且建立考慮多種因素的通風器性能預測模型仍為研究難點。本文采用數(shù)值仿真的方法對葉輪式通風器分離及阻力特性進行研究,通過RNG k-ε模型和DPM模型相耦合的方法對葉輪式通風器內(nèi)部兩相流場進行計算,并把計算值與實驗值進行對比,驗證數(shù)值計算方法的準確性,在此基礎(chǔ)上,研究了不同入口平均粒徑、通風量、轉(zhuǎn)速、溫度、油氣比、葉片個數(shù)、葉片外徑、葉片內(nèi)徑、葉片角度、通風器厚度、通風孔面積、外緣擋板長度和出油孔尺寸對通風器分離及阻力特性的影響規(guī)律,并基... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

航空發(fā)動機航空發(fā)動機滑油系統(tǒng)所采用的典型通風

哈爾濱工程大學碩士學位論文18第3章葉輪式通風器內(nèi)部流場分析葉輪式通風器內(nèi)部涉及復雜的油氣兩相流動，具有高轉(zhuǎn)速、強湍流、兩相分離的特點，其內(nèi)部流場分布特點直接影響了通風器性能。兩相流計算模型主要包括歐拉-歐拉模型和歐拉-拉格朗日模型，其中稠密兩相流多用歐拉-歐拉模型進行研究，而稀疏兩相流主要利用歐拉-拉格朗日模型進行研究。本文所研究的葉輪式通風器兩相油氣比大約為1%，油滴的體積分數(shù)遠小于10%，屬于稀疏兩相流，故采用歐拉-拉格朗日模型對其內(nèi)部兩相流場進行研究，即采用歐拉方法對氣相流場進行計算，采用拉格朗日方法對油滴運動軌跡進行追蹤。在此基礎(chǔ)上，分別對氣相運動軌跡、速度嘗壓力場和油滴空間分布進行分析，從機理上揭示通風器分離及阻力特性，為其進一步優(yōu)化設(shè)計提供參考。3.1模型建立及網(wǎng)格劃分航空發(fā)動機滑油系統(tǒng)所采用的典型通風器有離心式通風器和葉輪式通風器。相對于離心式通風器，葉輪式通風器結(jié)構(gòu)更為緊湊，且分離效果更佳。本文所研究的葉輪式通風器結(jié)構(gòu)如圖3.1所示，通過數(shù)值仿真對其內(nèi)部兩相流場進行計算，并研究不同工況和結(jié)構(gòu)參數(shù)對其分離及阻力特性的影響規(guī)律。圖3.1葉輪式通風器實物圖葉輪式通風器通常是置于附件機匣或軸承腔內(nèi)的離心葉輪，一般直接裝于傳動軸上，與離心式通風器相比，它沒有外殼體，故需把其內(nèi)置于實驗段內(nèi)進行研究，實驗段結(jié)構(gòu)如圖3.2所示。在具體工作過程中，由霧化發(fā)生器產(chǎn)生的油滴與氣體混合形成油氣混合物，經(jīng)進氣管流入實驗段，由于空心軸帶動通風器做高速的旋轉(zhuǎn)運動，從而帶動油氣混合物高速旋轉(zhuǎn)，基于油滴與氣體密度的不同，所受離心力不同發(fā)生分離，分離后的油滴沉積至底部被收集，部分未被分離的油滴跟隨氣體在壓差的作用下流經(jīng)通風孔，并從空心軸出口端排出。

第3章葉輪式通風器內(nèi)部流場分析191入口；2內(nèi)腔；3葉輪式通風器；4通風孔；5出油口；6空心軸；7出氣口圖3.2葉輪式通風器實驗段結(jié)構(gòu)簡圖3.1.1模型建立為與實驗結(jié)果相互驗證，數(shù)值模擬是基于上述葉輪式通風器實驗系統(tǒng)平臺進行的，物理模型與實驗系統(tǒng)的葉輪式通風器實驗段相同，利用Solidworks軟件建立計算域?qū)嶓w，并對部分結(jié)構(gòu)進行簡化，如圖3.3所示，其中主要包括：實驗段殼體、葉輪式通風器、傳動與通風用的空心軸等。（a）整體結(jié)構(gòu)（b）局部結(jié)構(gòu)圖3.3物理模型3.1.2網(wǎng)格劃分良好的網(wǎng)格劃分是數(shù)值仿真計算的基礎(chǔ)，高質(zhì)量的網(wǎng)格劃分不僅使計算結(jié)果更加精確，而且大大減少計算所需要的時間[44]。利用Solidworks軟件把建立的物理模型生成可供交換使用的STEP格式幾何文件，并導入CFD前處理程序ICEM進行網(wǎng)格劃分。由于整體計算域比較復雜，一次性網(wǎng)格劃分的質(zhì)量較低，對整體結(jié)構(gòu)進行分塊，使672345入口外殼空心軸通風器通風孔1

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3025704