油气环状流流动和润滑性能的实验与仿真研究

发布时间：2017-10-09 16:14

  本文关键词：油气环状流流动和润滑性能的实验与仿真研究

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【摘要】：油气润滑区别于传统润滑的一个重要特点就是管道内润滑油是由高速气体带动,并且以环状流的形式被输运的。正是这种特殊的输运方式,使得油气润滑的供油更精确、更均匀,润滑性能也优于传统油润滑。输油管道内环状流的形成是有一定条件的,而且环状流输运是否连续和稳定也与系统许多参数有关,所以开展油气润滑输油管道内环状流的形成、输运影响因素和环状流润滑性能的研究有着重要的实际意义。 本文通过实验研究和仿真分析,针对油气环状流在油气混合器中的混合、水平管内的流动、应用于高速轴承的最终润滑这三个油气润滑的不同阶段,较系统地研究了影响油气环状流的形成、连续、稳定及润滑性能的因素,主要研究内容和结论如下： (1)根据油气润滑的实际工况,设计了油气环状流混合和稳定输运的性能评价实验。该实验使用了实验室自主开发的油气润滑实验台,并选用了适用于油气环状流特点的ECT检测系统。 (2)开展了油气润滑水平管环状流实验。实验研究了供油量和供气压力对水平管油膜厚度和油膜速度的影响规律,经过误差分析,实验误差在合理范围之内。实验结果表明,随着供油量从小到大逐渐增加,油膜厚度呈现S型变化规律、油膜速度呈现倒U型变化规律,随着供气压力的增大,油膜厚度变薄、油膜速度波动趋于稳定；供油量和供气压力都存在一个区间,在此区间内,管道内的油气环状流最为稳定。 (3)开展了油气混合器的性能实验。实验采用出口管道环状流的上下油膜厚度比和环状流含油率来评价油气混合器的混合效果,并分析了供油量和供气压力对油气混合器混合性能的影响。结果表明,合理地选择油气润滑的润滑参数,能够显著地提高混合器混合后的环状流的稳定性和连续性。 (4)根据油气润滑的实际特点,设计了独特的油气环状流进口喷嘴,仿真分析了油气润滑的滚动轴承温度场,并将油气润滑下滚动轴承的热流耦合结果与传统油润滑进行了对比。仿真结果表明,在高转速工况下,与传统油润滑相比,使用油气润滑能极大地降低滚动轴承的最高温度。
【关键词】：油气润滑 环状流 油气混合器 滚动轴承 热流耦合
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH117.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目录6-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题的研究背景9-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 油气两相流的研究现状11-12
• 1.2.2 油气混合器性能的研究现状12-13
• 1.2.3 轴承温度场的研究现状13-15
• 1.3 本文的研究意义和主要研究内容15-17
• 1.3.1 研究意义15
• 1.3.2 主要研究内容15-17
• 2 实验装置与实验方法17-26
• 2.1 油气润滑实验台17-19
• 2.1.1 油路部分18
• 2.1.2 气路部分18
• 2.1.3 油气混合部分18-19
• 2.2 流型检测系统19-21
• 2.3 油气两相流主要参数及实验方法21-24
• 2.3.1 油气两相流主要参数21-24
• 2.3.2 实验方法24
• 2.4 本章小结24-26
• 3 水平管环状流性能实验26-36
• 3.1 环状流油膜厚度影响实验26-30
• 3.1.1 供油量对油膜厚度的影响26-29
• 3.1.2 供气压力对油膜厚度的影响29-30
• 3.1.3 实验结果分析30
• 3.2 环状流油膜波动速度影响实验30-33
• 3.2.1 供油量对油膜波动速度的影响31-32
• 3.2.2 供气压力对油膜波动速度的影响32
• 3.2.3 实验结果分析32-33
• 3.3 实验误差分析33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 油气混合器混合性能实验36-46
• 4.1 油气润滑关键元器件36-38
• 4.2 油气混合器混合性能评价38-40
• 4.3 上下油膜厚度比实验40-43
• 4.3.1 供油量对油膜厚度比的影响40-42
• 4.3.2 供气压力对油膜厚度比的影响42-43
• 4.3.3 实验结果分析43
• 4.4 含油率实验43-45
• 4.4.1 管道含油率实验43-45
• 4.5 实验结果分析45
• 4.6 本章小结45-46
• 5 滚动轴承油气环状流润滑性能仿真与分析46-57
• 5.1 轴承生热分析46-48
• 5.1.1 滚动轴承热源分析46
• 5.1.2 轴承生热分析46-47
• 5.1.3 轴承表面对流换热系数47-48
• 5.2 轴承腔模型的建立及简化48-49
• 5.3 环状流润滑性能仿真及结果分析49-52
• 5.3.1 性能仿真49-52
• 5.3.2 结果分析52
• 5.4 传统喷油润滑性能仿真与分析52-55
• 5.4.1 油润滑条件下的热状态计算52-53
• 5.4.2 性能仿真53-55
• 5.4.3 结果分析55
• 5.5 油气润滑与喷油润滑温度场对比分析55-56
• 5.6 本章小结56-57
• 6 结论与展望57-59
• 6.1 结论57-58
• 6.2 展望58-59
• 参考文献59-62
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文62-63
• 致谢63

【参考文献】

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本文编号：1001167