【摘 要】
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随着现代航空发动机整体性能的不断提高，热区轴承腔的工作环境越来越恶劣，主轴轴承和密封装置的摩擦发热，以及轴承腔所处的高温环境均会对发动机的工作可靠性带来重大威胁。本文
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随着现代航空发动机整体性能的不断提高，热区轴承腔的工作环境越来越恶劣，主轴轴承和密封装置的摩擦发热，以及轴承腔所处的高温环境均会对发动机的工作可靠性带来重大威胁。本文在总结归纳国内外研究现状的基础上，为完善轴承腔热分析研究方法，提高其计算精度，开展了以下研究工作。首先，对轴承腔主要热源开展了理论分析。通过对高温环境传入轴承腔的热量、密封装置的摩擦发热量及轴承的摩擦发热量建立计算模型，并进行求解，从而为轴承腔流固耦合传热特性的数值模拟提供了热边界条件。并分析了主轴转速对摩擦发热率的影响规律，计算结果表明：转速越大，摩擦发热率越大。其次，开展了轴承腔流固耦合传热特性的数值模拟。采用UG建立涡轮后支点轴承腔结构的简化模型，通过合理的网格划分和边界条件设定，并结合多相流模型和湍流模型的试验验证，对轴承腔流固耦合传热特性进行了数值模拟。获得了轴承腔的速度云图、压力云图、温度云图及滑油体积分数云图，总结了不同工况下轴承腔内油气两相流的相关流动换热规律，并分析了轴承腔的最佳滑油循环量。最后，对轴承腔壁面油膜的流动换热特性进行了相关研究。基于轴承腔壁面油膜只受重力、壁面剪切力及旋转流体剪切力作用的假设，通过对不同圆周位置的油膜微元段进行受力分析，建立了油膜流动换热的基本理论模型。阐述了高转速工况与低转速工况油膜流动换热计算模型的区别，获得了各自的油膜厚度、平均流动速度及其与壁面换热系数的圆周分布状态，并讨论了转速和供油量对油膜流动换热的影响规律。本文的研究成果对扩充航空发动机滑油系统的设计数据库具有重要的理论意义和工程应用价值。
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