航空發(fā)動機的主軸支承軸承持續(xù)在高溫環(huán)境、高速條件下工作,采用環(huán)下供油的潤滑方式可以有效地降低軸承內圈的工作溫度,而環(huán)下潤滑中的集油結構位于高速對轉的高、低壓軸間。因此,對轉軸間流動和換熱的研究對于軸承的熱分析、集油結構中的滑油運動、冷氣流路設計是具有重要價值的。本文研究從簡化的對轉軸間計算模型出發(fā),結合數值模擬建立了無軸向通流的對轉環(huán)腔湍流邊界層的修正的卡門三層結構速度分布模型。基于該速度分布模型依據動量傳遞與熱量傳遞的比擬理論,推導了外軸內壁面換熱努塞爾數的表達式及準則關系式;然后,采用兩相流模型分析了對轉環(huán)腔集油結構中滑油-空氣的流態(tài),基于兩相流數值模擬結果,給出了對轉環(huán)腔內滑油-空氣流動與傳熱的假設,建立了有滑油油膜存在的對轉環(huán)腔滑油與空氣流動、傳熱的理論模型;最后,建立了軸承內圈-軸端-集油結構流動與傳熱數值計算模型,分析了固體區(qū)域的溫度場和軸承內圈、高壓軸的徑向熱變形。研究結論如下,采用對轉環(huán)腔湍流邊界層的修正的卡門三層結構模型與數值模擬計算的對轉軸間流動與換熱,呈現一致的速度分布和換熱規(guī)律。綜合壁面油膜速度分布與對轉環(huán)腔內的空氣流動,給出了有油膜的對轉環(huán)腔內滑油、空氣的速度... 

【文章來源】：沈陽航空航天大學遼寧省

【文章頁數】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

對轉軸間集油結構

圖 1.2 軸承-軸端-集油結構構的傳熱分析中的難點與重點在于高 低壓轉子軸生熱量的計算已經有成熟的計算方法，而對轉環(huán)腔面處的傳熱分析仍處于空白由易及難 由局部到完整的分析思路，從最簡單的現象出發(fā)，建立簡化的對轉環(huán)腔計算模型，結合 基礎分析環(huán)腔內的空氣流動與傳熱規(guī)律 再結合對結果，判斷集油結構內的滑油-空氣兩相流流態(tài)，的理論模型，分析滑油層溫度分布和壁面?zhèn)鳠嵯禂递S內壁面換熱量等加載到軸承-軸端-集油結構的導及熱變形的分析如下：流體區(qū)域進行簡化 忽略高壓軸前端的封嚴篦齒 油孔等，僅保留近似圓筒的內 外軸軸間流體區(qū)域流與滑油的對轉軸間的流動與換熱 建立簡化的對

高 低壓轉子軸間的流動和換熱對于軸承的熱流路設計具有重要價值 高 低壓軸間間距小，內邊界層及其相互作用，流場與傳熱復雜 在不考慮無軸向通流的對轉環(huán)腔內的空氣流動與換熱，以得外軸內壁面換熱系數公式是有重要意義的轉軸間簡化計算模型的 CFD 數值計算結果 卡門驗關聯(lián)式，建立針對對轉軸間流動的修正的卡門三度分布模型采用比擬理論推導壁面對流換熱努塞爾與傳熱的數值模擬轉軸間集油結構中高壓軸后端的油壩 前端的封嚴篦流體區(qū)域 采用 UG10.0 建立簡化的對轉環(huán)腔流體2.1 內 外軸反向旋轉，下標 1 表示內軸，下標 2和 R2，軸間間距 d= R2-R1；內 外軸角速度為 ω1

【參考文獻】：
期刊論文
[1]內燃機附壁油膜蒸發(fā)的一維解析[J]. 劉紅,閆燕安,尹洪超,賈明,解茂昭.  哈爾濱工程大學學報. 2016(05)
[2]航空發(fā)動機主軸承熱分析邊界條件處理方法[J]. 蘇壯,李國權.  航空發(fā)動機. 2015(03)
[3]考慮油氣傳熱傳質耦合的軸承腔內壁油膜運動研究[J]. 趙靜宇,劉振俠,胡劍平,呂亞國.  推進技術. 2014(07)
[4]一類二階變系數線性齊次微分方程的通解[J]. 張玉蘭,曹亞萍.  鎮(zhèn)江高專學報. 2014(01)
[5]基于熱網絡法與有限元法的球軸承穩(wěn)態(tài)熱分析[J]. 程慶元,陸鳳霞,鮑和云.  機械制造與自動化. 2013(06)
[6]軸承腔油氣兩相流數值模擬的試驗驗證[J]. 汪友勇,王鎖芳,艾俊峰,李斌.  航空動力學報. 2013(03)
[7]軸承腔內油氣兩相流動與換熱的數值模擬[J]. 李斌,王鎖芳,劉勇.  重慶理工大學學報(自然科學版). 2010(11)
[8]滾動軸承溫度場研究的現狀和展望[J]. 劉喆,王燕霜.  機械傳動. 2010(03)
[9]一類二階變系數齊次線性微分方程的通解[J]. 孟紅麗,李文清.  西南民族大學學報(自然科學版). 2009(04)
[10]航空發(fā)動機主軸承環(huán)下供油系統(tǒng)兩相分相流動分析[J]. 李炎軍,陳國定,劉亞軍,張永紅.  潤滑與密封. 2009(05)

碩士論文
[1]渦扇發(fā)動機主軸承環(huán)下供油方法分析研究[D]. 陳軍.西北工業(yè)大學 2007



本文編號：3572806