航空发动机润滑系统设计的建模仿真研究

发布时间：2020-08-04 16:51

【摘要】：润滑系统作为航空发动机重要的辅助系统,其功能是连续不断地将大量清洁滑油输送到发动机各转动件轴承和传动齿轮啮合处并进行润滑,以减少零件的摩擦、磨损和带走摩擦所产生的热量,从而确保发动机工作的安全性。目前,润滑系统的研究主要集中在功能组件的性能测试、子系统的流阻分析、润滑系统的整体性能分析,以及针对某型发动机润滑系统的设计(手工计算),鲜有对于系统设计的建模和仿真研究。传统的手工设计计算不但复杂、繁琐,而且设计结果可靠性不高;然而,润滑系统设计的仿真平台不但可以提高设计效率、加强设计可靠性,又可以缩短预研周期。因此,明确润滑系统的设计流程、建立相应的仿真平台是十分必要的。为了对润滑系统设计流程进行建模和仿真,本文基于不同类型润滑系统的组成及工作原理,提出了润滑系统的设计流程,给出了设计规则和设计依据;针对润滑系统的设计流程,确定了流程中关键问题的计算方法;根据设计内容的逻辑关系结合关键问题的计算方法,建立了润滑系统设计流程的模型,包括总方案设计模型、供油子系统设计模型、回油子系统设计模型、通风子系统设计模型、热平衡分析模型、高空性分析模型、以及功能组件校核模型;根据所建立的润滑系统设计模型,使用C++语言在Visual Studio集成环境中对模型进行了编码,并结合QT Designer实现了仿真平台的可视化,从而完成润滑系统设计仿真平台的开发;并利用仿真平台设计了某型发动机的润滑系统,通过与原系统的对比分析,验证了仿真平台的准确性和可靠性。基于所开发的仿真平台,对润滑系统设计中的具体问题进行了研究。首先,研究了温度对轴承生热和所需供油量的影响,结果表明:改变供油温度,轴承的生热量变化不是很大,所需滑油量是取决于回油温度的大小;在相同供油温度下,期望的回油温度越低,所需的滑油量就越大,且滑油量的增加的也非常明显;但滑油量的增大并不能使回油温度有明显的降低,这说明只增大滑油流量来降低回油温度是不可取的。其次,针对润滑系统的高空性问题进行了研究,结果表明:减小滑油泵前的阻力和增大滑油箱中的余压,可以提升润滑系统所能适应的大气高度,即改善润滑系统的高空性能。最后,研究了不同叶片参数对通风器性能的影响,结果表明:随着叶片个数的增多、内径、外径的增大,分离效率会增大、增大和减小,并且叶片个数的影响最显著;改变叶片个数、内径和外径对通风阻力的影响不大。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V233.4
【图文】：

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哈尔滨工程大学硕士学位论文油子系统，其作用是对完成润滑作用后的高温滑油进行冷却，，滑油在对轴承润滑时，雾化的小液滴将会与轴承密封所泄露物。为了维持腔体的压力水平恒定，设有通风管路将这部分密同时，会在通风管路设置通风器对空气中所夹带的滑油进行回的这段流路称作通风子系统。以上根据典型的航空发动机润滑过程进行了分析，显然，复杂的组成和工作过程将给其研究带

单回路,循环系统,工作原理图,滑油

路循环系统的工作原理是滑油箱中滑油被供油泵抽出，压力各润滑点。工作后的滑油被回油泵从回油池中抽回，经油气离，分离出空气的滑油进入换热器中冷却后返回滑油箱。除与各腔室，将系统中的气体经过通风器除油后排至大气。根系统分为正向系统和反向系统；正向系统中散热器安装在回装在供油路，其中，正向单回路循环系统更为常用。

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