某型航空发动机油气分离器内两相流动数值模拟

一种新型气固分离器内两相流动的数值模拟周婵;卢春喜;严超宇【期刊名称】《高校化学工程学报》【年(卷),期】2009(023)003【摘要】采用数值模拟的方法对带有切向开缝中心管式气固分离器的气固两相流进行了研究.计算中对气相采用了雷诺应力模型,对颗粒相采用了Lagrange坐标系下的随机轨道模型.结果表明:气相流场总体特征为拱形空间内气流以切向速度为主绕排气管做旋转运动,切向气速随径向位置的增加而减小.大部分气体通过开缝进入中心排气管而从中心管排出,少部分气体由排气管下方空间返回入口区.颗粒相的引入对气相流场有显著的影响,分离器拱形空间内同一径向位置的气体切向速度明显降低.颗粒由于自身惯性向边壁运动的趋势改变了气相流场分布,使气体更易向中心管内运动,从而达到较高的分离效率.计算得到的分离效率与实测值吻合较好,证明了数学模型的合理性,为进一步优化分离器结构提供了可靠依据.【总页数】6页(P375-380)【作者】周婵;卢春喜;严超宇【作者单位】中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京,102249;中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京,102249;中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京,102249【正文语种】中文【中图分类】TQ028.24;TQ018【相关文献】1.氧煤燃烧器内湍流气固两相流动数值模拟 [J], 高利娟;李家新;李朝祥;王平2.某型航空发动机油气分离器内两相流动数值模拟 [J], 贾春强;徐让书;马前容3.带内锥的扩散式分离器内两相流动的数值模拟 [J], 李浩;刁永发4.一种新型气固分离器内气相流场的数值模拟 [J], 严超宇;卢春喜;刘显成;时铭显5.扩散式气固分离器内两相流动数值模拟 [J], 谭晓军;陈丽华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

针对飞行器两相流问题的数值模拟研究飞行器两相流问题是飞行器研究中不可避免的一个难题。

随着飞行器速度的提高，乃至于超声速、高超声速等领域的研究，这一问题显得更加尖锐。

数值模拟是研究这一问题的重要手段，本文将讨论针对飞行器两相流问题的数值模拟研究。

一、飞行器两相流问题的研究背景随着航空航天工业的不断发展，以及人们对速度、效率等方面的日益追求，飞行器的设计、制造、使用等方面也发生了很大的变化。

尤其是在超声速、高超声速、喷气推进等领域，飞行器对气动力学、热力学等方面的要求更加苛刻，对设计和材料的要求更加高。

两相流问题是飞行器研究过程中的一个重要问题。

简而言之，就是指流动体系中存在两种物质时，其中一种物质的存在对另一种物质的流动形态产生影响，甚至可能引起凝结、相变等一系列物理过程。

由于飞行器研究中常常涉及到高速、高温、高压等条件，这一问题显得尤为重要和复杂。

二、数值模拟在飞行器两相流问题研究中的应用数值模拟是一种重要的研究手段。

通过建立数学模型，运用计算机等工具对物理问题进行数值求解，从而得到物理过程的定量描述和分析。

在飞行器两相流问题研究中，数值模拟发挥了重要作用。

1. 建立数学模型在进行数值模拟之前，必须建立一个合适的数学模型。

建立数学模型是将实际问题抽象成为符号和公式的过程。

对于飞行器两相流问题，建立数学模型可以将问题分解为宏观平均场和微观实体物质之间的相互作用。

通过求解数学模型中的方程组，可以得到两相流过程中的速度、密度、温度等重要参数。

2. 选择数值方法在建立数学模型之后，需要选择合适的数值方法对方程组进行求解。

数值方法是将微积分中的连续问题抽象成离散问题，然后通过计算机等工具对离散化问题进行求解的一种方法。

在针对飞行器两相流问题的数值模拟研究中，常用的数值方法包括欧拉法、拉格朗日法、伽辽金法等。

每种数值方法都有其适用范围和优劣点，需要根据具体情况进行选择。

3. 求解计算通过建立数学模型和选取数值方法，就可以开始进行数值模拟。

某型航空发动机油气分离器内两相流动数值模拟贾春强;徐让书;马前容【摘要】本文利用离散相模型(DPM)和雷诺应力模型(RSM)对某型航空发动机油气分离器进行了数值模拟,得到了流动速度场和油滴运动轨迹.通过对模拟结果的分析,揭示了油气分离的机理,并计算出了分离效率,这对航空发动机油气分离器的优化设计具有重要参考价值.【期刊名称】《燃气涡轮试验与研究》【年(卷),期】2010(023)001【总页数】5页(P47-50,14)【关键词】油气分离器;数值模拟;DPM模型;气液两相流【作者】贾春强;徐让书;马前容【作者单位】中国燃气涡轮研究院,四川,江油,621703;沈阳航空工业学院,辽宁,沈阳,110034;中国燃气涡轮研究院,四川,江油,621703【正文语种】中文【中图分类】V231.31 引言在各种现代工业应用中，油气分离器具有重要的作用，例如可通过油气分离器分离混合气中的润滑油以使其循环利用等。

油气分离器内的流动属于气液两相流动，各相存在相互作用，在气相湍流流动的作用下，液相的运动在空间和时间上呈现随机性。

对于这种复杂的瞬态三维两相流动问题，完整的解析解无法导出。

目前，两相流动数值模拟的算法有两种类型：欧拉-欧拉方法和欧拉-拉格朗日方法[1]。

分离器内液相的体积分数一般小于10%，可采用离散相模型（DPM）进行模拟，该算法属于欧拉-拉格朗日方法，即采用欧拉方法描述气相流动，采用拉格朗日方法描述液相运动。

本文对某型航空发动机离心油气分离器内的气液两相流动进行了模拟研究，计算了气液两相混合物在分离器内的速度场和油滴的运动轨迹，分析了油气分离效果，可为航空发动机油气分离器的油气分离规律研究及优化设计提供参考。

2 控制方程气相流体为空气，采用理想气体状态方程。

气相流动的控制方程包括连续方程、动量守恒方程和能量守恒方程。

连续方程：式中：ρ为流体密度；是流体速度矢量；Sm为液滴蒸发进入气相的质量，本文不考虑油滴的蒸发，因此这一项为0。

缸内直喷发动机油气分离器模拟分析及试验验证作者：胡景彦苏圣吴丰凯洪进来源：《计算机辅助工程》2013年第02期摘要：为分析3种不同结构迷宫式油气分离器的流动分布和压力损失，使用CFD仿真分析软件对某缸内直喷发动机油气分离器内气液两相流场进行数值模拟.采用离散模型模拟油滴粒子喷射，假定油滴粒子与壁面碰撞后即被捕捉，计算得到不同直径油滴的油气分离效率，并设计简单而有效的试验方法对油气分离器分离效率进行间接验证.结果表明，采用CFD软件模拟计算方法能够计算油气分离器油气分离效率，反映流动的本质.根据给定的油气分离效率可优化设计油气分离结构，改进生产方案.关键词：发动机；油气分离器；气液两相流；离散模型；油滴直径； CFD中图分类号： TK402； TB115.1文献标志码： B引言随着废气排放法规日趋严格，发动机活塞窜气要回收到进气管路中，这就要求回收的气体中尽量不存在油滴，否则会影响发动机的燃烧并损坏空气滤清器滤芯，窜出的油气也会降低曲轴箱中机油的润滑效果.必须使这部分残余废气迅速排出曲轴箱，以保证曲轴箱内压力和温度的稳定性，因此要求油气分离器满足一定的分离要求.以往的设计大多依靠热力学分析和工程设计经验[1]，设计人员对产品的把握性很小，需经过反复验证，极大地浪费人力、物力，且这种设计过程不能为后续的产品开发提供理论支持.迷宫式油气分离器布置空间小，结构相对简单，一般集成在发动机罩盖上，在小型紧凑的发动机上应用越来越广泛.传统的迷宫开发方法是将不同结构的迷宫样件进行油气分离试验，成本高、周期长；而应用CFD仿真技术结合商业流体软件，在计算机虚拟环境中模拟油气分离器的流动、压损与分离效率，可以更直观地评价油气分离器内的气体流动，并迅速进行方案优化.本文对某型发动机2种油气分离器内的气液两相流场进行数值模拟，详细研究影响发动机油气分离的主要机理，指出结构对油气分离效果的影响，并设计一个简单、有效的试验验证方法，为油气分离器的设计和改进提供参考.1流场计算的基础理论气液两相流场的数值模拟包括气相流场和气液间的相互干扰计算.相互间干扰即气液两相间的动量、能量和质量的交换过程的常见算法可以分为欧拉欧拉算法和欧拉拉格朗日算法.欧拉欧拉算法比较繁琐且计算成本高.本文采用欧拉拉格朗日算法，即对气相流场用欧拉方法计算，对液滴运动用拉格朗日方法跟踪计算.即首先模拟气体流动，再将不同直径的油滴加入到流场，模拟液滴运动轨迹和碰壁捕获过程.2.1油气分离器和网格划分气缸盖罩主要布置2块油气分离结构，包括曲轴箱通风部分和PCV阀体部分.曲轴箱通风部分的油气分离结构的主要工作工况为高转速、高负荷的低负压工况；PCV阀体部分结构的主要工作工况为低转速、低负荷的高负压工况，该工况也是发动机的常用工况，因此在气缸盖罩油气分离结构中，PCV阀体部分结构为重点考虑和设计的对象.。

航空发动机轴承腔内两相流动数值模拟徐让书;王娟娟;刘立博;牛玲【摘要】Bearing chamber as the interface between the oil and the secondary air flow is one of the most important components in aero-engine lubrication system. The high temperature and high pressure characteristic and the scavenge ability have a great impact on the performance of lubrication system. Two-phase flow in a simplified bearing chamber was simulated by VOF numerical model. Surface tension between two phases was added into the momentum equation as the source item. Based on the real condition ,the model included the wall adhesion model. The simulation results are in line well with the existing experimental data. The interfaces between oil and air for a wide range of engine relevant conditions and the differences were analyzed, the effect of rotor speed and the oil inlet flow rate on the pressure in chamber and the scavenge oil volume ratio to air was investigated. The results show that the pressure in chamber is low in the outlet, and it increases with the increase of rotor speed and oil inlet flow rate. The scavenge oil volume ratio to air increases with the increase of oil inlet flow rate. The increase of rotor speed is not helpful to the scavenge oil when the oil inlet flow is constant.%主轴承腔作为航空发动机润滑系统油气两相流的重要区域,腔内的高温高乐及其回油特性对润滑系统的性能都有很大影响.利用VOF数值计算模型对某航空发动机轴承腔简化模型内油气两相流进行数值计算,将两相之间表面张力作为源项添加到动量方程中,并依据实际情况添加壁面黏附模型,计算结果与现有实验数据符合良好.分析几种工作参数下润滑油相界面的差异及其因为,研究腔压及回油油气体积比随转子转速及润滑油流量的变化规律.结果表明:腔内的压力沿周向在出口处附近较低,并且随着转子转速或润滑油流量的增加而增大;回油孔出口处油气体积比随润滑油进口流量增加而增大;当润滑油进口流量一定时转子转速增大不利于回油.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2011(036)003【总页数】5页(P73-77)【关键词】航空发动机;轴承腔;气液两相流;VOF模型;相界面【作者】徐让书;王娟娟;刘立博;牛玲【作者单位】沈阳航空航天大学动力与能源工程学院,辽宁沈阳,110136;沈阳航空航天大学动力与能源工程学院,辽宁沈阳,110136;沈阳航空航天大学动力与能源工程学院,辽宁沈阳,110136;沈阳航空航天大学动力与能源工程学院,辽宁沈阳,110136【正文语种】中文【中图分类】V228.2主轴承腔是航空发动机润滑及密封系统的重要组成部份，润滑油和封严空气接触并相互作用形成了复杂的两相流动，腔内的高温高压及其回油特性对润滑系统的性能都有很大影响［1］。

航空发动机轴承腔内油气两相分布数值计算2010年l0月沈阳航空工业学院第27卷第5期JournalofShenyangInstituteofAeronauticalEngineering0ct.2O10V o1.27No.5文章编号:1007—1385(2010)05—0014—04航空发动机轴承腔内油气两相分布数值计算方弘毅徐让书王娟娟(沈阳航空航天大学动力与能源工程学院,辽宁沈阳110136)摘要:主轴承腔是航空发动机润滑系统油气两相流的重要区域,了解滑油及密封空气在腔内的分布预测对于认知腔内两相流动具有重要的意义.利用VOF数值计算模型对某航空发动机轴承腔简化模型内油气两相流进行了数值计算,定义无量纲数用来分析腔内两相分布.计算结果与现有实验数据符合良好.给出了滑油在腔内的相界面分布,描述了腔内的油膜分布及运动,并且分析了无量纲数在腔内周向分布及出口处随着转速及滑油进口流量的变化规律.关键词:航空发动机;轴承腔;气液两相分布;VOF模型;相界面中图分类号:V228.2文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1007—1385.2010.05.004主轴承腔是航空发动机润滑系统的重要组成部份,滑油和封严空气接触并相互作用形成了复杂的两相流动,了解腔内的油气两相分布对于润滑系统的合理设计具有重要的参考价值….近年来,国内外学者在轴承腔两相流领域开展了一些研究工作.文献[2]和文献[3]指出相界面剪应力,重力及相关传热过程对油膜运动特性的影响,文献[4]指出了滑油着火机制和腔内两相流动特性的关系.吴昊天等通过分析轴承腔内几种不同的流型,得到了滑油出口速度和压力等参数的变化规律.这些成果对于认识轴承腔内油气两相流动具有重要的意义,但是,对轴承腔内部两相分布的分析还鲜见于诸文.由于轴承腔自身空间的狭窄性和内部介质的高速运转,详细测量的难度很大,因此,数值计算不失为一种有效方法.以航空发动机典型结构轴承腔为研究对象,采用VOF方法追踪气液相界面,定义了一个无量纲数用来说明腔内某一位置滑油相对于封严空气的体积分数值,获得了随转子转速及滑油进口流量等工作参数的变化规律.研究对象为文献[9]简化轴承腔(图1中轴承腔2).主轴由两个轴承支撑,转速最大可达20000r/min,球轴承用来避免主轴发生轴向或径向位移.润滑系统提供最大滑油体积流量400L/h,收稿日期:2010—09—02作者简介:方弘毅(1985一),男,陕西安康人,硕士研究生,主要研究方向:航空发动机气动热力学及应用,E—mail:fwwbest@126. 温度最高可达423K,润滑冷却轴承后进人滚柱轴承分开的两个轴承腔中.两个轴承腔均为空气加压迷宫密封,封严空气最大流量为0.5kg/s,最高温度为623K.图1简化轴承腔1油气两相流动基本方程口本文采用VOF方法,腔内的流动近似地认为由两种互不相融的不可压缩流体构成的流动体系,引入一个变量,即计算单元里相的体积分数,在每一个控制体积内,两相的体积分数的和为1.只要每一相的体积分数在每一位置是可知的,那么在任何给定单元内的变量及其属性取决于体积分数值n"].1.1基本控制方程体积分数方程表示为g=+()(1)第5期方弘毅等:航空发动机轴承腔内油气两相分布数值计算15 式中源项S,为零,是气相到液相的质量输送,是液相到气相的质量输送.每一单元中的属性如密度或粘度可表示为D=fD+(1一f)D(2)通过求解整个区域内单一的动量方程,作为结果的速度场是由各相共享的.动量方程取决于通过属性P和的两相的体积分数.动量方程表示为击()+Vg(p)V)]++f能量方程表示如下面附近单元表面的法向.接触角0表示壁面上相界面与壁面的夹角,那么挨着壁面的实际单元的表面法向为h=cos0+twsin0(8)式中h和￡分别是壁面的单位法向量和切向量.接触角与一个单元正常计算的表面法向远离壁面的联合决定了用于表面张力项中的表面曲率.2数值计算模型=一7p+7g[(+2.1计算域及边界条件(3)()+VZ(pE+p)]=Vg(k7)+o'S^(4)式中的能量E和温度作为质量平均变量::±f5)oLzpto【gpg对于每一相的E都是基于该相的比热和共享温度.源项包含相间对流换热及热辐射.有效热传导被两相共享¨.以上各式中,Ot表示体积分数,t表示时间,P表示密度,表示速度矢量,P表示压力,表示动力粘度,表示体积力矢量,符号V表示散度,上标表示矩阵转置,下标z表示液相,g表示气相.无量纲数由下式定义:∑'卢=}(6)∑''1.2表面张力表面张力使用散度定理可以表示为体积力,作为源项添加到动量方程中.表面张力可以表示为F(7)pg+pL)式中,O'lg为表面张力系数(对于润滑油其典型值为0.036J/m2),P为体积平均密度,,c为表面曲率,且有K』,(g,7OQ7Otg.1.3壁面粘附滑油进入轴承腔后大部分会粘附在壁面沿着腔壁运动,因此,引入流体与壁面的接触角调整壁如图2所示,计算域为图1中简化轴承腔2.尺寸如下:主轴直径128ram,腔高度为10mm,宽15mm, 通风孔和回油孔直径均为10mm,高度40mm.同文献[9]实验条件相同,空气进口质量流量0.O1kg/s,密度为2.92kg/m3,压力0.25MPa,人流方向与主轴成l5.夹角,周向速度为主轴线速度的25%.滑油密度为954kg/m,滑油与封严空气温度均为IO0~C.轴承腔内壁面为旋转壁面,其余壁面为固定壁面,通风孔和回油孔边界条件为压力出口.圈2轴承腔计算域2.2物理模型采用显式非稳态求解,K一湍流模型,考虑重力,界面附近的插值采用几何重建方案,采用PISO速度压力耦合方案,网格节点沿周向,径向及轴向为2962628,如图3所示.图3网格3计算结果与分析利用上述方法,将得到的结果同现有试验数16沈阳航空工业学院第27卷据作对比,捕捉了腔内滑油相界面.为了比较发动机在不同工作条件下腔内的滑油分布情况,本文分别选取了大小2种典型主轴转速及滑油进口流量,得到了表征滑油分布的无量纲数的变化.表示沿周向分布的曲线均为轴承腔沿周向每隔l0.截面取面积加权平均所得,表示轴承腔顺时针(如图2主轴旋转方向)周向位置,0.为底部回油孔位置,180.为顶部通风孔位置.3.1计算结果实验验证本文计算中采用的实体结构与文献[9]完全相同,结合文献的实验结果对比分析如表1,表2所示.表1所示为滑油进口流量为lOOL/h,在2种转子转速下,周向315.位置的外壁面油膜厚度计算结果同实验数值比较,同油膜随着转子转速的增加油膜厚度减小这一结论一致.表1两种转速下周向315o位置油膜厚度同实验数据对比表2所示为主轴转速12000r/min,2种不同流量下轴承腔外壁面周向315.位置油膜厚度数值计算结果与文献[9]实验测量值的对比,随着滑油进口流量的增加,油膜厚度增加.表2两种滑油进口流量下315.位置油膜厚度同实验结果对比3.2油腔内滑油相界面分布图4所示为主轴转速为8000r/min,滑油进口流量为1001Mh时腔内滑油相界面,可以明显看出,滑油在进入腔内后大部分被气流吹到了侧壁面,由于受到转子的搅拌作用,有空气混入油膜中,在界面张力的作用下油膜中夹杂有气泡.由于转子的旋转甩油作用,在通风孔内壁面不可避免地会有油膜粘附.油膜沿着壁面滑动,最终顺着回油孑L流出腔外.3.3工作参数对腔压分布的影响图5所示为'沿腔内周向分布,从图中可以看出,转速较低时,较大,增大转子转速,卢降低,并且沿周向分布较为均匀.转速增大,对腔内图4轴承腔内滑油相界面的搅拌作用增强,气相运动加剧,相界面施加给壁面油膜的剪应力就会相应增大,滑油相在腔内周向体积分数分布会较为均匀,在滑油进口流量恒定的情况下,油气体积分数比会有所下降.}li}ll}J-●8oo~rrnin}l}-41-,-I2O∞rminl}lO0ljI}|…li}l{}J'}li_,I■,Iilr,_,■}}l,■,1il】【_,-Ir^--,-Ir一'.tljj●■,-一,i--_●■●■1F-},L-一?■L_一V,I.i.,Jr1L_,厂'-.1r●?一1Y{fIllf;IIO90180270360妒/(℃)图5两种转子转速下口沿周向分布图6显示了两种不同滑油进口流量下沿周向分布,进口流量越大,滑油所占的体积分数越大,越大.0275}O.250}0.225}0.200}o.175}0150}JBo.125}o.100lO.075【o050}o.025fO.000【O9018O270360口/(℃)图6两种滑油进口流量下'沿周向分布表3给出了两种转子转速下回油孔出口处的卢值,转子转速较高时,出13处降低,原因在于转子转速增大,沿着转子旋转方向的相界面剪应力相应增大,带动滑油沿腔壁做回旋运动,经过回油孔时的周向惯性力增大使得出口处滑油减少,空气增多,因此滑油和空气体积分数的比值O5O5O505O50弱加仃佰佃吃∞O0OOOOOO0OO第5期方弘毅等:航空发动机轴承腔内油气两相分布数值计算17 减小很多.表3转子转速对回油子L出口的影响转速n/(r/rain)回油孔出13处口8Oool2Ooo0.063760.01205表4给出两种滑油进口流量下回油孔出口处值,显然,供油量增大,回油量也增大,回油孔内空气相应减小,增大幅度较大.表4滑油进1:3流量对回油孔出13油气体积比的影响流量qt/(L/h)回油孔出口油气体积比口5015O0.003670.O31454结论(1)本文利用VOF模型捕捉了轴承腔内滑油相界面,简要分析了腔内油膜的分布及运动概况,并且就计算得到的腔内周向某一位置的油膜厚度同现有相同结构参数及工作参数下的实验数值对比,结果较为吻合;(2)定义了无量纲参数口,目的在于表征滑油和封严空气在某一位置的分布比值.在转速较低时,卢较大,转速增大,JB在腔内周向分布较为均匀,值减小;(3)随着滑油进口流量增加,回油孔出口处口增大,滑油所占的体积分数增大;当滑油进口流量一定时转子转速增大,出口处滑油体积分数减小.参考文献:[1]《航空发动机设计手册》总编委会.航空发动机设计手册第l2册:传动及润滑系统[M].北京:航空工业出版社,2002.[2]GlahnA,WittigS.Two—phaseair/oilflowinaero—engine bearingchambers—assessmentofananalyticalpredictionmethod fortheinternalwallheattransfer[J].InternalJournalofRotating Machinery,1999,5(3):155—165.[3]GlahnA,Wittig,S.Two—phaseair/oilflowinaeFo—engine bearingchambers:characterizationofoilfilmflows[J].Transac—tionsoftheASME,JournalofEngineeringforGasandTurbines Power,1996,l18(7):578—583.[4]Glahn,A.,Himmelsbach,J.Influenceofhighrotationalspeeds onheattransferandoilfilmthicknessinaeroen~nebearing chambers[J].ASMEJournalofEngineeringforGasTurbinesand Power,1994,116:395—401.[5]吴吴天,陈国定.轴承腔中润滑油气液两相分层流动研究[J].中国机械工程,2007,18(15):1799～1803.[6]吴吴天,陈国定.航空发动机轴承腔润滑的气液两相均匀流研究[J].摩擦学,2007,27(1):78—82.[7]吴昊天,陈国定.轴承腔油气两相泡状流动的数值研究[J].机械工程,2008,44(9):70—75.[8]吴吴天,陈国定.气液两相流对发动机主轴承润滑性能影响的分析[J].机械科学与技术,2007,26(2):217—219.[9]Gorse,P.,Busam,S.,Dullenkopf,K.Influenceofoperating conditionandgeometryontheoilfilmthicknessinaeroen~ne bearingchambers[C].Proc.ofASMETurboExpo:GT2004—53708.[1O]车得福,李会雄.多相流及其应用[M].西安:西安交通大学出版社,2007.[11]江帆,黄鹏.Fluent高级应用与实例分析[M].北京:清华大学出版社,2008.[12]年帅奇,徐让书.燃油喷嘴内部流动和油膜破碎的数值模拟[J].沈阳航空工业学院,2010,27(1):l8—2O.[13]王少林,王力军.RQL新概念燃烧室气动特性的数值研究[J].沈阳航空工业学院,2009,26(5):23—26. Numericalsimulationoftwo—phaseair/oildistribution inaero—enginebearingchamberFANGHong—yiXURang—shuW ANGJuan—juan (SchoolofPowerandEnergyEngineering,ShenyangAerospaceUniversity,LiaoningShen yang110136)Abstract:Bearingchamberastheinterfaceofoilandthesecondaryairflowisoneofthemostim portantCOB.ponentsinaero—enginelubricationsystem.Basedonthis,wellunderstandingtheoilandairdistributionis necessaryforchamber.two—phaseflow.atwo—phaseflowinasimplifiedbearingchamberconditionissim—ulatedbyVOFnumericalmode1.adimensionlessnumber13hasbeendefinedwhichiSusedt oindicatesthedistributionoftwo—phase.Thesimulationresultsarewellinlinewiththeexistingexperimentaldata.Thefilm distributionandmovementinoilandairinterfacehavebeenshowed.TheeffectiSalsoinvesti gatedhowthedi.mensionlessnumber8iSaffectedbyrotorspeedandlubricationoilflowrate. Keywords:aero—engine;bearingchamber;air/oiltwo—phasedistribution;VOFmodel;interface(责任编辑:刘划)。

气液两相流的数值模拟研究一、前言气液两相流在化工、石油、医药、环境等领域有着广泛的应用。

受复杂流体力学问题和实验难度大的限制，气液两相流的数值模拟成为研究的主要手段之一。

本篇文章将探讨气液两相流数值模拟的现状和发展方向。

二、气液两相流模型气液两相流的数值模拟是指通过计算机数值模拟方法对气液两相流的过程进行计算预测的过程，模型选择和建立是数值模拟的关键环节之一。

1.流体动力学模型流体动力学模型主要考虑流场的宏观特性，流体视为连续介质，方程组包括质量守恒、动量守恒和能量守恒等方程。

此模型适用于微尺度气泡和液滴数较少的情况。

2.多相流动模型多相流动模型将气液两相作为两种不同的物理介质，其流动是非连续性的，不同于单相流动模型，需要考虑多个相之间流动的交互作用。

常用的多相流动模型有界面追踪法、Euler-Euler方法、Euler-Lagrange方法等。

3.离散元模型离散元模型主要考虑颗粒间相互作用，颗粒被视为刚体，通过颗粒间作用力学来描述粒子移动、碰撞、断裂等运动过程。

此模型适用于凝聚、粘附、颗粒运动较多的气液两相流。

三、气液两相流数值模拟方法气液两相流的数值模拟方法有多种，以下为常用的数值模拟方法。

1.有限体积法有限体积法将流场分为小的控制体，以格子中心的物理量来表示流场特征，并通过有限差分方式离散处理控制体边界，二次精度和高精度的算法可以在模拟气液两相流时减少精度误差。

2.有限元法有限元法将计算区域分解为无限小的单元，用连续物理场的试验函数来描述流场，通过离散计算相邻单元之间的交互作用来求解流场。

此方法适用于多物理场耦合问题。

3.格子Boltzmann方法格子Boltzmann方法将流体粒子离散在格子上，通过Boltzmann方程来描述流体的运动，通过背反演逆过程将宏观流场转换为微观状态，再根据微观状态模拟宏观流场，其有优秀的高精度和高效性能，但对于多相流有一定局限。

四、气液两相流数值模拟的进展气液两相流数值模拟在几十年的发展中，已经得到了较大的进展，但仍有一些问题亟待解决。

航空发动机轴承腔含油滴油气两相介质的流动模拟陈国定;陈薄;刘亚军;陈晨【期刊名称】《西北工业大学学报》【年(卷),期】2011(029)001【摘要】航空发动机轴承腔设计正确性不仅影响到发动机转子的力学性能和工作寿命,而且影响到发动机二次空气流动系统的效率.轴承腔中油气两相介质共存的复杂状态使得轴承腔润滑设计和热分析十分困难,并因此影响发动机润滑系统和二次空气流动系统设计准确性.针对较宽结构和工况范围内出现的轴承腔中油膜、油滴和空气共存的流动形态,文章基于CFX商业软件平台进行了轴承腔润滑介质流动状态数值模拟,探讨了轴承腔结构和工况对腔中介质流动性态和参数的影响,揭示了若干工况条件下的润滑介质压力和速度的分布规律.研究有助于轴承腔油气两相流动物理本质的深入理解,亦为航空发动机轴承腔设计中的工程基础数据和参数获得,提供了手段和途径.【总页数】6页(P62-67)【作者】陈国定;陈薄;刘亚军;陈晨【作者单位】西北工业大学,机电学院,陕西,西安,710072;西北工业大学,机电学院,陕西,西安,710072;陕西法士特齿轮有限责任公司,陕西,西安,710077;西北工业大学,机电学院,陕西,西安,710072【正文语种】中文【中图分类】V233.4【相关文献】1.航空发动机轴承腔内油气两相分布数值计算 [J], 方弘毅;徐让书;王娟娟2.航空发动机涡轮前支承轴承腔油气两相物理场分析 [J], 孙恒超;陈国定;陈薄3.基于聚类分析的航空发动机轴承腔油气两相流型辨识 [J], 王涛;陈国定;张永红4.航空发动机轴承腔油气两相流型的一个判断准则 [J], 刘曼利;陈国定;张永红;苏华5.油气出口位置对轴承腔内油气两相流和温升的影响 [J], 王保民;白晨;王综因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

航空发动机燃烧过程的数值模拟航空发动机燃烧过程是现代工程技术领域中一个非常重要的研究课题，也是航空发动机性能优化的核心之一。

为了更好地理解和改进发动机的燃烧效率和排放特性，研究人员引入了数值模拟方法来模拟和分析燃烧过程中的各种关键参数。

本文将探讨航空发动机燃烧过程的数值模拟方法及其应用。

数值模拟方法是通过计算机模型和数值算法来模拟实际物理过程的一种方法。

在航空发动机燃烧过程的数值模拟中，主要涉及燃烧室内气体流动、燃烧反应、热传导和辐射传热等诸多方面。

首先，气体流动是燃烧过程中不可忽视的一环。

航空发动机燃烧室内气体流动的复杂性对于传统的实验方法来说是一项巨大的挑战。

通过数值模拟方法，可以建立三维流场模型，模拟气体在燃烧室中的流动状态，包括压力、速度、温度等关键参数。

这有助于研究人员深入了解在不同工况下气体流动特性的变化规律，为提高燃烧室的设计和优化提供依据。

其次，燃烧反应是航空发动机燃烧过程中的核心环节。

航空燃烧室内涉及到燃料与空气的混合和燃烧反应，传统的实验方法难以准确掌握燃烧反应的动态变化。

数值模拟方法可以建立化学反应机理模型，模拟燃料和空气的混合和燃烧反应过程，预测燃烧产物的生成和分布。

通过数值模拟，研究人员可以更好地理解燃烧反应的特性，改进燃烧效率和减少有害物质的排放，从而实现可持续发展的目标。

此外，热传导和辐射传热在航空发动机燃烧过程中也起着重要的作用。

燃烧室内高温气体产生的热能需要通过传导和辐射的方式传递出来，而热传导的过程涉及到燃烧室内部材料的热物性，辐射传热的过程又与气体的辐射特性密切相关。

通过数值模拟方法，可以建立燃烧室内部材料的热传导模型和辐射传热模型，模拟燃烧室内部的温度分布和热能传递，为优化发动机的冷却系统和热管理提供理论依据。

总体来说，航空发动机燃烧过程的数值模拟方法在航空工程中拥有广泛的应用前景。

通过数值模拟研究，可以更好地理解和改进发动机燃烧过程中的各种关键参数，提高发动机的热效率、燃烧效率和环境友好性。