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油滴与深油膜正碰撞的动力学分析

2021-11-09王博东宁慧铭古忠涛

重庆大学学报 2021年10期

王博东,陈 薄,宁慧铭,古忠涛

(1. 西南科技大学 制造科学与工程学院 制造过程测试技术教育部重点实验室,四川 绵阳 621010;2. 重庆大学 航空航天学院,重庆 400044)

现代先进航空发动机工作状态下轴承腔中处于空气、油滴和壁面油膜共存的润滑与换热状态[1]。通常,润滑油自轴承滚动体等旋转元件以油滴的形式甩入轴承腔,与干燥腔壁发生碰撞,在腔壁上形成初始的壁面油膜,其后的工作过程中油滴与附着于腔壁的油膜碰撞。油滴与壁面油膜碰撞后部分附着于油膜而剩余部分随之发生飞溅并形成尺寸更小的二次油滴悬浮于腔内的空气中。油滴与壁面油膜的作用过程以及二次油滴的初始特性,不仅直接影响着分布于轴承腔壁面的油膜厚度和流动速度等重要流体动力学特征,更为重要的是进而影响着轴承腔的润滑与换热功能。因此,开展油滴与油膜的碰撞及其后油膜的动力学特性分析,为轴承腔的润滑与换热研究提供参考依据是十分重要的工作。

已有关于液滴与液膜碰撞的研究工作多集中于液滴与浅液膜或薄液膜的正碰撞,研究成果对于理解和诠释油滴与深油膜正碰撞的动力学特性贡献极为有限。此外,数值计算中广泛采用的简化二维数值分析模型,难以描述液滴与液膜的实际碰撞情况,以及碰撞后液滴和液膜的复杂流体动力学行为。因此,开展油滴与深油膜碰撞的三维数值分析,揭示更接近于实际情况的油滴与深油膜碰撞过程动力学特性,为轴承腔中典型工作状态下精确的油气两相流动润滑与换热分析提供技术支持具有显著的学术和工程意义。……

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