轴承腔中考虑油滴运动的气相物理场分析

航空发动机轴承腔中考虑油滴运动的气相物理场分析是进行二次流及润滑系统设计的基础工作。因此,采用有限元数值分析的方法,研究了轴承腔中嵌入油滴运动影响条件下气相介质的速度场、温度场和压力场,并探讨了转子转速对气相介质流动速度、温度以及轴承腔连通区域压力分布的影响规律。分析结果表明:随着转子转速的增大,气相介质流动速度和温度增大,同时进气腔与回油腔之间压力差减小。此外,将考虑油滴运动的气相物理场与油滴/空气相的耦合计算方法所得结果进行对比,据此确定本文所采用研究方法的准确性及其在计算时间上的优势。

中介轴承环下流道滑油流动及润滑效率分析

航空发动机主轴轴承(中介轴承)大多采用环下供油方式进行润滑,滑油在环下供油流道中的流动特性影响着轴承润滑效率,为了改善迄今滑油流动分析与喷射-收纳滑油分析相割裂及未考虑环下供油孔与滚动体相对位置变化所产生滑油输出时变性影响的不足,提出了考虑滑油输出时变性影响的喷油-收油与滑油流动集成分析方法。首先,将进入环下供油流道的滑油分解为直接喷入收油孔的滑油和沉积于收油环壁面上并沿周向流入收油孔的滑油,通过计算这两部分滑油流量获得进入环下供油流道的滑油流量;然后,基于环下供油孔和滚动体相对位置变化规律确定供油孔出口的时变边界条件,将其嵌入滑油流动瞬态分析模型,进行模型求解后得到环下供油流道各出口的滑油流量及轴承润滑效率。所提出的滑油流动分析方法较为系统也更符合工程实际,为中介轴承润滑效率的准确计算提供了技术方法和基础数据,有助于中介轴承润滑系统的精确设计。

基于中介轴承润滑效率的流道结构参数反向预测

为了满足航空发动机中介轴承润滑系统设计需求,即在给出特定轴承润滑效率的前提下,获得与之匹配的合理的轴承润滑流道结构参数,提出了考虑各结构参数取值约束条件的轴承润滑效率——流道结构参数反向预测分析方法。根据轴承润滑效率神经网络模型,构造反映结构参数与润滑效率拟合关系的润滑效率函数;以润滑效率函数值与给定润滑效率误差最小为优化目标,通过考虑各结构参数取值范围的优化分析,获得满足给定润滑效率(误差最小)的流道结构参数。相较于目前已有分析方法,所提出的反向预测分析方法预测精度提高了4.39%,平均计算时长缩短了17.5 min,且能同时实现多个参数的预测,为中介轴承润滑系统设计提供了一种思路。