动压式油气分离器的流场特性分析及结构优化

发布时间：2017-08-13 05:18

  本文关键词：动压式油气分离器的流场特性分析及结构优化

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【摘要】：航空发动机润滑油系统在正常工作状态下混有一定量气体,这会对其安全性造成不利影响。动压式油气分离器是航空发动机润滑油系统中重要的除气部件,然而在特定的油气进口流量及油气体积比时,油气分离达不到满意效果,因此需对其进行优化。本文针对航空发动机润滑油系统中的正在使用的小型动压式油气分离器,对其结构简化并对其流体域建立了：螺旋叶片与轴线呈90°初始角度、圆形切向入口的动压式油气分离器三维模型；螺旋叶片与轴线呈45°初始角度、矩形切向入口的动压式油气分离器三维模型;不含螺旋叶片、矩形切向入口的动压式油气分离器三维模型。在数值模拟工作前,因分离器内的强旋流各项异性流场及大油气体积比的特点,选用流体体积模型(VOF)做为本文数值模拟的多相流模型,选用雷诺应力模型(RSM)作为本文数值模拟的湍流模型。在上述工作基础上,利用计算流体力学软件Fluent,对动压式油气分离器的原始模型(螺旋叶片与轴线呈90°初始角度、圆形切向入口)进行了油气两相三维流场模拟,分析了速度场和压力场。进而针对原始模型,对油气体积比7：3、6：4和5：5情况下分离器的流场进行了模拟；对油气进口流量30L/min和50L/min情况下分离器的流场进行了模拟,得出分离器结构需要进行改进的结论在上述数值模拟结果基础上,对于油气体积为1：1与油气流量50L/min的特定工况,对螺旋叶片与轴线呈45。初始角度、矩形切向入口的动压式油气分离器模型与不含螺旋叶片、矩形切向入口的动压式油气分离器模型进行了流场特性分析。模拟结果表明,在油气体积为1：1与油气流量50L/min工况下,螺旋叶片对油气两相分层有影响,矩形切向入口更有利于油气混合在分离器内的旋流运动,不含螺旋叶片的动压式油气分离器的油气两相分离性能好于含螺旋叶片的动压式油气分离器,且入口出口压力降为2516.895Pa,满足航天发动机系统要求。
【关键词】：动压式油气分离器 螺旋叶片 矩形切向入口 流场特性 数值模拟
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V233.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 绪论10-25
• 1.1 概述10-12
• 1.2 国内外研究进展12-18
• 1.3 动压式油气分离器的分离原理与研究方法18-24
• 1.3.1 动压式油气分离器的分离原理18-21
• 1.3.2 动压式油气分离器的研究方法21-24
• 1.4 本文的研究内容24-25
• 2 动压式油气分离器的物理模型25-37
• 2.1 流体力学的基本方程25-30
• 2.1.1 控制微分方程25-26
• 2.1.2 湍流模型26-28
• 2.1.3 多相流模型28-30
• 2.2 物理模型的建立30-36
• 2.2.1 几何建模30-32
• 2.2.2 网格划分32-35
• 2.2.3 数值算法35-36
• 2.3 本章小结36-37
• 3 动压式油气分离器内流场特性分析37-55
• 3.1 数值模拟的参数设置38
• 3.1.1 Fluent相关参数的设置38
• 3.1.2 边界条件与初始条件的设置38
• 3.2 动压式油气分离器流场模拟的合理性验证38-46
• 3.2.1 油气速度矢量图分析39-43
• 3.2.2 油气压力图分析43-46
• 3.3 动压式油气分离器不同油气比的流场分析46-50
• 3.3.1 油气迹线云图分析46-48
• 3.3.2 油气分层云图分析48-50
• 3.4 动压式油气分离器不同进口流量的流场分析50-53
• 3.4.1 油气迹线云图分析50-52
• 3.4.2 油气分层云图分析52-53
• 3.5 本章小结53-55
• 4 动压式油气分离器的结构优化55-69
• 4.1 原始模型的流场分析55-59
• 4.1.1 油气迹线云图56-57
• 4.1.2 油气分层云图57-59
• 4.2 矩形入口、45°初始螺旋角的动压式油气分离器的流场特性分析59-64
• 4.2.1 油气迹线云图60-62
• 4.2.2 油气分层云图62-64
• 4.3 去除螺旋叶片动压式油气分离器的流场特性分析64-68
• 4.3.1 油气迹线云图64-66
• 4.3.2 油气分层云图66-67
• 4.3.3 分离器压力降分析67-68
• 4.4 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况74-75
• 致谢75-76

【参考文献】

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本文编号：665576