李炎軍，陳薄，張朝陽

（1.中國燃?xì)鉁u輪研究院，成都610500；2.西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院，四川綿陽621010）

軸承腔潤滑油沉積特征分析

李炎軍1，陳薄2，張朝陽1

（1.中國燃?xì)鉁u輪研究院，成都610500；2.西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院，四川綿陽621010）

通過對油滴變形和運(yùn)動、油滴/腔壁碰撞過程質(zhì)量和動量轉(zhuǎn)移，以及二次油滴沉積的分析，在考慮油滴尺寸統(tǒng)計(jì)分布特征的情況下，建立了軸承腔中潤滑油滴沉積過程中沉積質(zhì)量和動量轉(zhuǎn)移分析模型。探討了油滴的變形特征和變形對油滴運(yùn)行軌跡的影響，以及油滴變形和二次沉積效應(yīng)對典型尺寸油滴沉積特性與潤滑油滴沉積特性的影響。計(jì)算結(jié)果表明，由于變形后油滴所受阻力增加，運(yùn)行軌跡更加彎曲；受氣相介質(zhì)影響，油滴無量綱長半軸和短半軸呈動態(tài)變化且變形量呈對稱分布；一次沉積質(zhì)量增加，一次動量轉(zhuǎn)移減?。欢斡偷纬练e是潤滑油沉積質(zhì)量和動量轉(zhuǎn)移的主要部分；相較于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，密封進(jìn)氣量對油滴沉積質(zhì)量的影響更大；動量轉(zhuǎn)移量隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的升高而增大，而密封進(jìn)氣量的影響與之相反。

航空發(fā)動機(jī)；滑油系統(tǒng)；軸承腔；油滴變形；二次油滴；沉積質(zhì)量；動量轉(zhuǎn)移

1　引言

軸承腔是航空發(fā)動機(jī)滑油系統(tǒng)的重要組成部分，工作中潤滑油與通過封嚴(yán)裝置進(jìn)入的空氣相互作用形成的復(fù)雜油氣兩相流動狀態(tài)，對軸承腔精確潤滑與換熱設(shè)計(jì)帶來很大的困難?，F(xiàn)代先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)的滑油系統(tǒng)，多采用環(huán)下供油潤滑方式對軸承進(jìn)行潤滑冷卻。研究［1-4］表明，軸承腔中潤滑油的沉積特性，包括潤滑油滴沉積質(zhì)量和動量轉(zhuǎn)移，直接影響軸承腔的潤滑與換熱特性。因此，軸承腔中潤滑油滴沉積過程的物理本質(zhì)得到廣泛關(guān)注，相關(guān)研究成為軸承腔潤滑與換熱設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

軸承腔中潤滑油滴的產(chǎn)生、運(yùn)動以及與腔壁的碰撞和沉積等動力學(xué)問題，較早就受到國內(nèi)外研究人員的關(guān)注。Glahn等［1］采用PDPA技術(shù)測量了軸承腔內(nèi)油滴尺寸的分布，利用Lagranga方法計(jì)算了典型直徑油滴的運(yùn)行軌跡。Farrall等［2-4］以氣相流場分析為基礎(chǔ)，將試驗(yàn)獲得的油滴分布特征作為初始條件疊加于氣相流場中，模擬油滴運(yùn)動、碰撞及沉積為油膜的過程，并分析油膜的分布和流動特征，但研究中二次油滴沉積在二維尺度上被簡化處理。近來，Chen等［5］針對軸承腔中油滴在運(yùn)行過程中的變形問題，基于能量守恒原理建立了油滴變形數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合油滴的運(yùn)動方程，在不考慮二次油滴沉積特性的基礎(chǔ)上，分析和探討了典型直徑油滴的變形、運(yùn)動及一次沉積特性。縱觀已有研究，油滴的運(yùn)動和沉積大都局限在單一油滴直徑條件下進(jìn)行，與油滴尺寸連續(xù)分布的實(shí)際情況有很大差異；另外，雖有少數(shù)研究已涉及到油滴變形，但二次油滴沉積分析時(shí)二次油滴的尺寸與初始速度的關(guān)聯(lián)性尚未脫離二維分析的局限性。這些不足對準(zhǔn)確描述軸承腔潤滑油滴沉積特性有很大影響。

本文在考慮油滴變形的基礎(chǔ)上，建立油滴變形/運(yùn)動耦合分析模型；通過分析油滴/腔壁的碰撞，獲得油滴碰撞過程的沉積質(zhì)量和動量轉(zhuǎn)移特性；針對碰撞過程形成的二次油滴，引入等概率隨機(jī)數(shù)法處理二次油滴出射方向的隨機(jī)性，進(jìn)而分析二次油滴的沉積及其向腔壁轉(zhuǎn)移的質(zhì)量和動量；在油滴與腔壁碰撞（一次沉積）和二次油滴沉積分析的基礎(chǔ)上，獲得潤滑油滴的沉積質(zhì)量和動量轉(zhuǎn)移特性。本文在油滴沉積特性處理方面的工作，對于軸承腔壁面油膜流動特性分析，以及后續(xù)的軸承腔潤滑與換熱設(shè)計(jì)，都具有十分重要的意義。

2　計(jì)算模型

潤滑油滴在軸承腔內(nèi)氣相流場中運(yùn)動時(shí)，因氣相介質(zhì)的阻滯作用發(fā)生變形，變形油滴因受力狀態(tài)變化使其運(yùn)行軌跡和運(yùn)行速度改變，繼而導(dǎo)致油滴形狀發(fā)生新的變化，油滴的運(yùn)動和變形這一耦合作用直至其與軸承腔壁碰撞。油滴碰撞前的運(yùn)動狀態(tài)將影響油滴的沉積特性，即影響油滴轉(zhuǎn)移給壁面油膜的質(zhì)量和動量。因此，油滴的變形、運(yùn)動及碰撞分析，是油滴沉積特性分析的基礎(chǔ)。

2.1油滴的變形及運(yùn)動

受氣相介質(zhì)的作用，軸承腔中的油滴由球形變形為橢球形。根據(jù)能量守恒原理，結(jié)合文獻(xiàn)［6］的研究結(jié)果，初始半徑為R的球形油滴的變形方程為：

式中：y*為油滴的無量綱變形量；t*為無量綱時(shí)間；We、Re分別為油滴的Weber數(shù)和Reynolds數(shù)，其計(jì)算公式見文獻(xiàn)［6］。

由于油滴尺寸很小，可忽略重力對油滴運(yùn)動的影響，則油滴運(yùn)動方程可表示為：

式中：m為油滴質(zhì)量；u為速度矢量；u、v、w分別為速度在x、y、z方向的分量；CD為氣相阻力系數(shù)，其表達(dá)式和計(jì)算方法見文獻(xiàn)［7］；下標(biāo)G、L分別代表氣相介質(zhì)和油滴。

2.2油滴一次沉積特性

一次碰撞后沉積于軸承腔壁面的油滴的沉積質(zhì)量和動量轉(zhuǎn)移，稱為油滴一次沉積特性。定義油滴一次沉積于腔壁的質(zhì)量與碰撞前油滴的質(zhì)量之比為一次沉積率η1。由Farrall等［4］的研究結(jié)果可知：

式中：ms為二次油滴的質(zhì)量；K為碰撞參數(shù)，其計(jì)算公式見文獻(xiàn)［8］。

一次沉積于腔壁的油滴，動量的徑向分量在碰撞過程中完全耗散，僅切向分量轉(zhuǎn)移給壁面油膜。故一次沉積轉(zhuǎn)移給壁面油膜的動量轉(zhuǎn)移率γ1為：

式中：ut為碰撞前油滴速度的切向分量，u為油滴的初始速度。

2.3二次油滴沉積特性

與軸承腔壁碰撞后飛濺的油滴，會形成若干漂浮于氣相介質(zhì)中的二次油滴，其中能量較大的二次油滴因氣相介質(zhì)的阻滯作用會再次沉積于軸承腔壁，形成所謂的二次沉積；能量較小的二次油滴則在氣相介質(zhì)的攜帶下隨氣相介質(zhì)從排氣口排出。

若二次油滴最小直徑為xmin，最大直徑為xmax，將直徑范圍等分為n個(gè)子區(qū)間，則子區(qū)間中二次油滴的數(shù)量Ni和平均直徑dm，i的關(guān)系為［8］：

對于直徑dm，i，岀射速度的切向分量VT，i、法向分量VN，i和軸向分量VSZ，i分別為［6，8］：

式中：VST，i、VSN，i分別為二次油滴名義切向速度和名義岀射速度，φs、θs分別為周向方位角和岀射角。

由于二次油滴的尺寸遠(yuǎn)小于碰撞前油滴的尺寸，因此二次油滴的運(yùn)動和沉積分析中不考慮變形影響。利用式（2）對二次油滴進(jìn)行運(yùn)動分析，若再次與腔壁碰撞前二次油滴運(yùn)動速度減小到與其所在位置氣相介質(zhì)運(yùn)動速度相等，則油滴將隨氣相介質(zhì)運(yùn)動并排出軸承腔。其余的二次油滴與腔壁碰撞并直接沉積于腔壁。

二次油滴的沉積率η2和二次油滴動量轉(zhuǎn)移率γ2可分別表示為：

式中：ms2為二次油滴沉積質(zhì)量，p2為二次油滴沉積的動量轉(zhuǎn)移量，s表示第i個(gè)子區(qū)間內(nèi)沉積的二次油滴數(shù)量，ui，j表示第i個(gè)子區(qū)間第j個(gè)沉積的二次油滴碰撞速度的切向分量。

2.4考慮尺寸統(tǒng)計(jì)分布狀態(tài)下的油滴沉積特性

從軸承旋轉(zhuǎn)件甩入軸承腔的油滴數(shù)量很多，尺寸呈Rossin-Rammler統(tǒng)計(jì)分布（R-R分布），其概率密度函數(shù)為［8］：

式中：dp為油滴直徑；Dˉ、K0分別為油滴直徑分布的特征直徑和均勻度指數(shù)，其計(jì)算公式見文獻(xiàn)［8］。

采用與確定二次油滴數(shù)量和直徑相同的方法，確定從軸承旋轉(zhuǎn)件甩出的油滴的數(shù)量和直徑，即將油滴直徑范圍［］dmin，dmax等分為n個(gè)直徑子區(qū)間，計(jì)算每個(gè)直徑子區(qū)間中油滴的平均直徑，并確定子區(qū)間油滴數(shù)量。采用單個(gè)變形油滴一次沉積和二次沉積分析方法，分別對每個(gè)直徑子區(qū)間內(nèi)的油滴進(jìn)行沉積特性分析，確定沉積質(zhì)量及對應(yīng)的動量轉(zhuǎn)移；然后對每個(gè)區(qū)間油滴的沉積質(zhì)量和動量轉(zhuǎn)移求和，獲得相應(yīng)運(yùn)行工況下潤滑油的沉積質(zhì)量和動量轉(zhuǎn)移。

定義軸承腔中油滴的一次沉積率η1和總沉積率η，分別為軸承腔中油滴的一次沉積質(zhì)量mc1和總沉積質(zhì)量mc與潤滑油質(zhì)量流量Qm之比。則η1和η可表示為：

定義軸承腔中油滴沉積為潤滑油膜的一次動量轉(zhuǎn)移率γ1和總動量轉(zhuǎn)移率γ，分別為其一次動量轉(zhuǎn)移量p1和總動量轉(zhuǎn)移量p與潤滑油從軸承旋轉(zhuǎn)件甩出時(shí)的動量之比。則γ1和γ可分別表示為：

式中：p0為潤滑油從軸承旋轉(zhuǎn)件甩出時(shí)的動量，其計(jì)算表達(dá)式為p0=Qmu0。

3　軸承腔結(jié)構(gòu)及油滴沉積特性數(shù)值計(jì)算方法

航空發(fā)動機(jī)軸承腔結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，并因發(fā)動機(jī)型號和軸承腔在發(fā)動機(jī)中所處位置不同而顯著變化。根據(jù)航空發(fā)動機(jī)軸承腔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并借鑒國外相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，在不失普適性前提下通過拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡化，提出圖1所示的典型航空發(fā)動機(jī)軸承腔結(jié)構(gòu)。軸承腔直徑dz2=180 mm，轉(zhuǎn)子直徑dz1=124 mm，軸承腔寬度bz0=20 mm，通風(fēng)口和回油口直徑dz3=17 mm。

圖1　典型航空發(fā)動機(jī)軸承腔的結(jié)構(gòu)示意Fig.1 Typical bearing chamber geometry

計(jì)算中，氣相介質(zhì)密度ρG=2.92 kg/m3，動力粘度μG=1.84×10-5kg/（m·s）；潤滑油密度ρL=954 kg/m3，動力粘度μL=9.5×10-3kg/（m·s），表面張力系數(shù)σ=0.025 N/m。

綜述油滴變形、運(yùn)動方程以及沉積特性分析模型和方法，形成圖2所示油滴變形、運(yùn)動及沉積特性分析計(jì)算流程，實(shí)現(xiàn)對軸承腔油滴沉積特性的分析。

圖2　油滴沉積特性分析計(jì)算流程Fig.2 Calculation flow of analysis of droplet deposition characteristic

4　結(jié)果與討論

圖3給出了相同工況條件下，4種直徑油滴的無量綱長半軸和無量綱短半軸（分別為長半軸a和短半軸b與球形油滴初始半徑之比）沿軸承腔徑向的變化規(guī)律。可見，由于氣相介質(zhì)切向速度逐漸減小，而徑向速度先增加后減?。ㄇ槐谖恢脧较蛩俣葹?），使得油滴運(yùn)動中承受的氣相阻力的切向分量和徑向分量也隨之相應(yīng)變化，致使無量綱長半軸呈現(xiàn)出沿軸承腔徑向先增大后減小的動態(tài)變化。此外，油滴的無量綱長半軸隨著油滴直徑的增加而增大，其原因在于大直徑油滴的迎風(fēng)面積大，亦承受更大的氣相阻力而造成變形量增加。

圖3　典型直徑油滴無量綱半軸沿軸承腔徑向的變化Fig.3 Variation of dimensionless semi-axis of oil droplets with typical diameters

由于油滴不可壓縮，因此油滴無量綱長半軸增加必然造成無量綱短半軸減小，圖3中表現(xiàn)出無量綱長半軸和無量綱短半軸在徑向上對稱變化特點(diǎn)。與油滴無量綱長半軸一樣，無量綱短半軸也隨氣相介質(zhì)速度呈動態(tài)變化。

圖4給出了軸承腔密封進(jìn)氣量0.01 kg/s、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速12 000 r/min條件下，考慮油滴變形的若干直徑尺寸油滴的沉積率和動量轉(zhuǎn)移率，以及不考慮二次油滴沉積效應(yīng)情況下剛性油滴的結(jié)果。由圖4（a）中可看出，相較于剛性油滴情況，考慮油滴變形后油滴一次沉積率增加，其原因是變形油滴所受氣相阻力增大，致使其運(yùn)動速度減小，與軸承腔壁碰撞后易于沉積而增加了沉積量。值得注意的是，小直徑油滴（≤100 μm）和大直徑油滴（≥400 μm）考慮變形與否其一次沉積率差異較小。前者是因其與軸承腔壁碰撞后幾乎完全沉積于腔壁所致，而后者主要?dú)w因于較大直徑油滴自身慣性較大，變形引起的運(yùn)動速度減小有限，導(dǎo)致考慮變形與否與軸承腔壁碰撞后沉積量的差異不大。此外，油滴總沉積率均較大（達(dá)90%左右），且受油滴直徑影響不顯著。其原因在于：雖然較大直徑油滴與軸承腔壁碰撞后發(fā)生飛濺生成數(shù)量很大的二次油滴，但其中絕大部分因氣相介質(zhì)的阻滯作用會再次沉積于軸承腔壁。

由圖4（b）中可看出，較小直徑變形油滴（≤100 μm）因與軸承腔壁碰撞后幾乎完全沉積于腔壁，且運(yùn)動速度減小導(dǎo)致其一次動量轉(zhuǎn)移率比剛性油滴的小。隨著油滴直徑的增加，變形油滴一次動量轉(zhuǎn)移率變化不大，其原因?yàn)檩^大直徑變形油滴的碰撞速度減小和一次沉積量增加對油滴動量轉(zhuǎn)移的貢獻(xiàn)度幾乎相等。另外，油滴一次動量轉(zhuǎn)移率和總動量轉(zhuǎn)移率都隨著油滴直徑的增加而減小。前者歸因于大直徑油滴與軸承腔壁碰撞后飛濺生成更多數(shù)量的二次油滴從而降低了油滴沉積質(zhì)量，導(dǎo)致碰撞過程動量轉(zhuǎn)移減小；而后者是因?yàn)榇笾睆接偷闻鲎策^程能量損失較大，造成二次油滴沉積過程動量轉(zhuǎn)移量減小。

圖4　典型直徑油滴的沉積特性Fig.4 Deposition characteristic of oil droplets with typical diameters

圖4中結(jié)果表明，油滴變形和二次油滴沉積對其沉積特性影響很大，前者增大了油滴一次沉積質(zhì)量，后者則是油滴沉積質(zhì)量和動量轉(zhuǎn)移的重要部分。若油滴沉積特性分析中不考慮油滴變形和二次油滴沉積就會造成誤差，進(jìn)而影響到軸承腔壁面油膜的流動與換熱特性分析。

圖5給出了供油量1.6 L/min、密封進(jìn)氣量0.01 kg/s、考慮油滴變形和二次油滴沉積效應(yīng)條件下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對軸承腔中油滴沉積率的影響，以及不考慮油滴變形和二次油滴沉積效應(yīng)情況下剛性油滴的沉積率。顯然，變形油滴的一次沉積率比剛性油滴的高，原因是相較于剛性油滴，變形油滴所受氣相阻力更大，致使其碰撞速度減小而沉積量增加。油滴一次沉積率受轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的影響很小，其原因可歸結(jié)為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升高雖然增大了油滴的運(yùn)動速度，但同時(shí)增加了轉(zhuǎn)子的離心力，造成軸承旋轉(zhuǎn)件甩出的小直徑油滴數(shù)量增多，而較高運(yùn)動速度的小直徑油滴與軸承腔壁碰撞后沉積量同樣較大。值得注意的是，軸承腔中二次油滴沉積效應(yīng)較為顯著，以至于二次油滴沉積質(zhì)量成為軸承腔中油滴沉積質(zhì)量的主要部分，表現(xiàn)為油滴總沉積率較一次沉積率大得多。同樣，油滴的總沉積率亦基本不受轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速影響。

圖5　轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對油滴沉積率的影響Fig.5 Effect of shaft speed on oil droplet deposition rate

圖6給出了供油量1.6 L/min、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速12 000 r/min、考慮油滴變形和二次油滴沉積效應(yīng)條件下，密封進(jìn)氣量對軸承腔中油滴沉積率的影響，以及不考慮油滴變形和二次油滴沉積效應(yīng)情況下剛性油滴的沉積率。可見，與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對油滴沉積率的影響情況相似，密封進(jìn)氣量對油滴一次沉積率的影響也較小，并且與是否考慮油滴的變形幾乎無關(guān)。其原因可理解為，有限的密封進(jìn)氣量增加對油滴運(yùn)動的氣相阻力增大的貢獻(xiàn)有限，不能明顯改變油滴與軸承腔壁的碰撞狀態(tài)，從而導(dǎo)致油滴一次沉積量變化不大。從圖中還可看出，變形油滴的總沉積率隨密封進(jìn)氣量的增加而降低，其原因是密封進(jìn)氣量增加，加快了氣相介質(zhì)從通風(fēng)管的流出速度，造成更多的二次油滴隨氣相介質(zhì)排出。

圖6　密封進(jìn)氣量對油滴沉積率的影響Fig.6 Effect of air mass rate on oil droplet deposition rate

圖7給出了供油量1.6 L/min、密封進(jìn)氣量0.01 kg/s、考慮油滴變形和二次油滴沉積效應(yīng)條件下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對軸承腔中油滴沉積過程的動量轉(zhuǎn)移量的影響，以及不考慮油滴變形和二次油滴沉積效應(yīng)情況下剛性油滴的動量轉(zhuǎn)移量。顯然，變形油滴在運(yùn)動過程中承受的氣相介質(zhì)阻力較大，運(yùn)動速度降低，雖然其一次沉積率高于剛性油滴，但在碰撞前速度減小程度更大，所以沉積過程中一次動量轉(zhuǎn)移量較小。油滴變形的這一影響隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的升高更加顯著，原因也在于隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的升高，油滴碰撞速度減小的影響較之沉積率增加的影響更占優(yōu)，因此油滴變形與否造成的動量轉(zhuǎn)移量差異增大。此外，二次油滴沉積的動量轉(zhuǎn)移量對軸承腔中油滴的總動量轉(zhuǎn)移量的貢獻(xiàn)較大，而且這種貢獻(xiàn)隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的升高而增大。其原因可歸結(jié)為，高的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速導(dǎo)致二次油滴的反彈岀射速度更大，當(dāng)其再次沉積于軸承腔壁時(shí)，會將更多的動量轉(zhuǎn)移給壁面油膜。

圖8給出了供油量1.6 L/min、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速12 000 r/min、考慮油滴變形和二次油滴沉積效應(yīng)條件下，密封進(jìn)氣量對軸承腔中潤滑油滴沉積過程的動量轉(zhuǎn)移量的影響，以及不考慮油滴變形和二次油滴沉積效應(yīng)情況下剛性油滴的動量轉(zhuǎn)移量?？梢钥闯隹紤]油滴變形與否，油滴的一次動量轉(zhuǎn)移量受密封進(jìn)氣量影響不顯著，這是因?yàn)橛邢薜拿芊膺M(jìn)氣量對油滴運(yùn)動速度和沉積量的改變不太明顯所致。另外，考慮油滴變形和二次油滴沉積效應(yīng)的油滴的總動量轉(zhuǎn)移量，隨密封進(jìn)氣量的增加而減小，其原因也可歸結(jié)為隨密封進(jìn)氣量增加的排氣速度增大了二次油滴的排出量所致。

圖7　轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對油滴動量轉(zhuǎn)移量的影響Fig.7 Effect of shaft speed on momentum transfer of oil droplet

圖8　密封進(jìn)氣量對油滴動量轉(zhuǎn)移量的影響Fig.8 Effect of air mass rate on momentum transfer of oil droplet

5　結(jié)論

（1）建立的考慮油滴變形、二次油滴出射方向隨機(jī)性及油滴尺寸統(tǒng)計(jì)分布狀態(tài)的軸承腔潤滑油滴沉積特性分析方法，改善了傳統(tǒng)分析方法的局限性，能更加符合實(shí)際情況地描述軸承腔中油滴的沉積特性。

（2）油滴變形和二次油滴沉積效應(yīng)對油滴沉積特性有重要影響。前者增大了油滴沉積為壁面油膜的一次沉積率，減小了一次動量轉(zhuǎn)移量；后者構(gòu)成了油滴沉積為壁面油膜的沉積質(zhì)量和動量轉(zhuǎn)移量的主要部分。

（3）考慮油滴變形與否，油滴一次沉積率受轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和密封進(jìn)氣量的影響都不顯著，但總的沉積率隨著密封進(jìn)氣量的增加而減小，受轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的影響不明顯；油滴總的動量轉(zhuǎn)移量隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的升高而增大，隨密封進(jìn)氣量的增加而減小。

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Analysis of oil deposition characteristic in an aero-engine bearing chamber

LI Yan-jun1，CHEN Bo2，ZHANG Chao-yang1
（1.China Gas Turbine Establishment，Chengdu 610500，China；2.Key Laboratory of Measure Technology of Manufacturing Process of Ministry of Education，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，China）

Through the analysis of droplet deformation and motion，droplet/wall impingement and then the mass and momentum transfers in the process of deposition of droplets，and the secondary droplet deposition，the deposition mass and momentum transfer model was established with sufficient consideration of oil droplet diameter distribution in an aero-engine bearing chamber.The deformation characteristic and the effect of deformation on its trajectory were analyzed，and the effect of deformation and secondary deposition on typical diameter droplet deposition property and oil deposition property were discussed.The calculation results show preliminary droplet trajectories become more bend due to deformation effect.The change of dimensionless major and minor semi-axis for deformation droplet is dynamic，and the deformation curves of random droplet between major and minor semi-axis are symmetric.When taking no account of secondary oil droplet deposition，the deposition mass of deformation droplets increases and the momentum transfer decreases in relative to those of spherical droplets.The total deposition mass and momentum transfer are mainly obtained from the secondary deposition.Compared with shaft speed，the deposition mass of lubrication are more influenced by air mass rate in the bearing chamber.The momentum transfer increases with increasing shaft speed and decreasing air mass rate.

aero-engine；oil system；bearing chamber；droplet deformation；secondary droplet；deposition mass；momentum transfer

V233.4

A

1672-2620（2015）06-0014-07

2015-05-06；

2015-12-16

國家自然科學(xué)基金（51475395）

李炎軍（1984-），男，山西長治人，工程師，碩士，主要從事航空發(fā)動機(jī)滑油系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析。