葉輪式通風(fēng)器作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)的重要部件,其主要作用是對(duì)油氣混合物中的滑油進(jìn)行有效分離。與離心式通風(fēng)器相比,葉輪式通風(fēng)器通常是置于附件機(jī)匣或軸承腔內(nèi)的離心葉輪,沒(méi)有外殼體,直接裝于傳動(dòng)軸上,省去了外部排氣管與飛機(jī)接口的框架支板等裝置,使結(jié)構(gòu)緊湊,減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)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(fēng)器性能的研究方法多為實(shí)驗(yàn)與數(shù)值仿真,實(shí)驗(yàn)研究往往受到試件加工量、流場(chǎng)控制及測(cè)量手段的限制,使其并不能對(duì)所有影響因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn),數(shù)值仿真多是探討工況參數(shù)對(duì)通風(fēng)器性能的影響規(guī)律。工程中有諸多因素影響通風(fēng)器性能,但并未對(duì)因素顯著性及最優(yōu)水平進(jìn)行評(píng)估,且建立考慮多種因素的通風(fēng)器性能預(yù)測(cè)模型仍為研究難點(diǎn)。本文采用數(shù)值仿真的方法對(duì)葉輪式通風(fēng)器分離及阻力特性進(jìn)行研究,通過(guò)RNG k-ε模型和DPM模型相耦合的方法對(duì)葉輪式通風(fēng)器內(nèi)部?jī)上嗔鲌?chǎng)進(jìn)行計(jì)算,并把計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證數(shù)值計(jì)算方法的準(zhǔn)確性,在此基礎(chǔ)上,研究了不同入口平均粒徑、通風(fēng)量、轉(zhuǎn)速、溫度、油氣比、葉片個(gè)數(shù)、葉片外徑、葉片內(nèi)徑、葉片角度、通風(fēng)器厚度、通風(fēng)孔面積、外緣擋板長(zhǎng)度和出油孔尺寸對(duì)通風(fēng)器分離及阻力特性的影響規(guī)律,并基... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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航空發(fā)動(dòng)機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)所采用的典型通風(fēng)

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文18第3章葉輪式通風(fēng)器內(nèi)部流場(chǎng)分析葉輪式通風(fēng)器內(nèi)部涉及復(fù)雜的油氣兩相流動(dòng)，具有高轉(zhuǎn)速、強(qiáng)湍流、兩相分離的特點(diǎn)，其內(nèi)部流場(chǎng)分布特點(diǎn)直接影響了通風(fēng)器性能。兩相流計(jì)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(jìn)行研究，而稀疏兩相流主要利用歐拉-拉格朗日模型進(jìn)行研究。本文所研究的葉輪式通風(fēng)器兩相油氣比大約為1%，油滴的體積分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)小于10%，屬于稀疏兩相流，故采用歐拉-拉格朗日模型對(duì)其內(nèi)部?jī)上嗔鲌?chǎng)進(jìn)行研究，即采用歐拉方法對(duì)氣相流場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，采用拉格朗日方法對(duì)油滴運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行追蹤。在此基礎(chǔ)上，分別對(duì)氣相運(yùn)動(dòng)軌跡、速度嘗壓力場(chǎng)和油滴空間分布進(jìn)行分析，從機(jī)理上揭示通風(fēng)器分離及阻力特性，為其進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。3.1模型建立及網(wǎng)格劃分航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)所采用的典型通風(fēng)器有離心式通風(fēng)器和葉輪式通風(fēng)器。相對(duì)于離心式通風(fēng)器，葉輪式通風(fēng)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(fēng)器結(jié)構(gòu)如圖3.1所示，通過(guò)數(shù)值仿真對(duì)其內(nèi)部?jī)上嗔鲌?chǎng)進(jìn)行計(jì)算，并研究不同工況和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其分離及阻力特性的影響規(guī)律。圖3.1葉輪式通風(fēng)器實(shí)物圖葉輪式通風(fēng)器通常是置于附件機(jī)匣或軸承腔內(nèi)的離心葉輪，一般直接裝于傳動(dòng)軸上，與離心式通風(fēng)器相比，它沒(méi)有外殼體，故需把其內(nèi)置于實(shí)驗(yàn)段內(nèi)進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)段結(jié)構(gòu)如圖3.2所示。在具體工作過(guò)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(jìn)氣管流入實(shí)驗(yàn)段，由于空心軸帶動(dòng)通風(fēng)器做高速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)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(fēng)孔，并從空心軸出口端排出。

第3章葉輪式通風(fēng)器內(nèi)部流場(chǎng)分析191入口；2內(nèi)腔；3葉輪式通風(fēng)器；4通風(fēng)孔；5出油口；6空心軸；7出氣口圖3.2葉輪式通風(fēng)器實(shí)驗(yàn)段結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3.1.1模型建立為與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相互驗(yàn)證，數(shù)值模擬是基于上述葉輪式通風(fēng)器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行的，物理模型與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的葉輪式通風(fēng)器實(shí)驗(yàn)段相同，利用Solidworks軟件建立計(jì)算域?qū)嶓w，并對(duì)部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，如圖3.3所示，其中主要包括：實(shí)驗(yàn)段殼體、葉輪式通風(fēng)器、傳動(dòng)與通風(fēng)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(jì)算的基礎(chǔ)，高質(zhì)量的網(wǎng)格劃分不僅使計(jì)算結(jié)果更加精確，而且大大減少計(jì)算所需要的時(shí)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(dǎo)入CFD前處理程序ICEM進(jìn)行網(wǎng)格劃分。由于整體計(jì)算域比較復(fù)雜，一次性網(wǎng)格劃分的質(zhì)量較低，對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分塊，使672345入口外殼空心軸通風(fēng)器通風(fēng)孔1

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]蜂窩式軸心通風(fēng)器油氣分離性能計(jì)算[J]. 趙靜宇,劉振俠,呂亞國(guó),胡劍平,任國(guó)哲.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2016(07)
[2]超高轉(zhuǎn)速離心通風(fēng)器性能仿真分析[J]. 韓金在,陳聰慧,徐讓書(shū).  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2016(03)
[3]結(jié)構(gòu)因素對(duì)離心通風(fēng)器性能影響的數(shù)值研究[J]. 徐讓書(shū),邵長(zhǎng)浩,牛玲,常柱宇,簡(jiǎn)欣,李駿.  航空發(fā)動(dòng)機(jī). 2014(06)
[4]離心通風(fēng)器通風(fēng)阻力的影響因素[J]. 徐讓書(shū),胡慧,邵長(zhǎng)浩,牛玲.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2014(10)
[5]離心通風(fēng)器轉(zhuǎn)子壁面油膜分布的數(shù)值研究[J]. 胡慧,徐讓書(shū),邵長(zhǎng)浩,張所剛.  沈陽(yáng)航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(03)
[6]考慮油氣傳熱傳質(zhì)耦合的軸承腔內(nèi)壁油膜運(yùn)動(dòng)研究[J]. 趙靜宇,劉振俠,胡劍平,呂亞國(guó).  推進(jìn)技術(shù). 2014(07)
[7]工況因素對(duì)離心通風(fēng)器穿透率影響的數(shù)值研究[J]. 邵長(zhǎng)浩,徐讓書(shū).  沈陽(yáng)航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(06)
[8]液滴撞擊壁面的飛濺運(yùn)動(dòng)[J]. 宋云超,寧智,孫春華,呂明,閻凱,付娟.  內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào). 2013(06)
[9]航空發(fā)動(dòng)機(jī)離心通風(fēng)器計(jì)算[J]. 石帥奇,劉振俠,胡劍平.  航空計(jì)算技術(shù). 2012(01)
[10]湍流對(duì)軸心通風(fēng)器油氣分離過(guò)程的影響[J]. 劉立博,徐讓書(shū),王娟娟,李景春.  沈陽(yáng)航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(01)

碩士論文
[1]葉輪式通風(fēng)器分離性能實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值模擬[D]. 張崇龍.哈爾濱工程大學(xué) 2017
[2]基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)超燃燃燒室數(shù)值模擬[D]. 程文強(qiáng).南昌航空大學(xué) 2013
[3]蜂窩式通風(fēng)器流動(dòng)和油氣分離數(shù)值模擬方法的研究[D]. 鞠珊珊.沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 2013
[4]切向進(jìn)氣孔軸心通風(fēng)器研究[D]. 陳曉文.沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 2013
[5]軸心通風(fēng)器結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究[D]. 宗慶賀.沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3025704