[发明专利]一种中介轴承滑油收油过程仿真分析方法

说明书

本发明属于基于计算机软件辅助的航空发动机滑油仿真分析领域，公开了一种中介轴承滑油收油过程仿真分析方法，首先确定滑油从喷嘴喷出后流至轴承内环的总流路，然后对总流路进行分段，接着对分段后的每一段流路进行仿真计算，分段仿真计算求解时，将在前流路的滑油流出量作为相邻在后流路的滑油输入量，从而使三段流路按先后顺序串联，本发明将中介轴承滑油流路分为内转子收油‑输油过程、外转子收油‑输油过程、轴承内环收油‑输油过程三段，并通过滑油流量将三段流路按先后顺序串联，避免仿真过程中壁面运动边界条件过于复杂，从而在保障求解精度的前提下降低了求解难度。

技术领域

本发明属于基于计算机软件辅助的航空发动机滑油仿真分析领域，具体涉及一种中介轴承滑油收油过程仿真分析方法。

背景技术

现代先进航空发动机出于减重的考虑，在结构布局中广泛使用带中介轴承的支承方案以减少承力框架数目。所谓中介轴承，即轴承的内环和外环分别安装在高压转子和低压转子上，因此中介轴承的安装和拆卸较为困难。对于现代航空发动机，出于转子动力学特性的考虑，往往采用高压转子和低压转子对转的结构，在工作时轴承的内环和外环分别以高压转子和低压转子的转速旋转，此时中介轴承的内环和外环之间的相对转速很大，对于轴承的设计和维修提出了极高的要求。而中介支点的位置往往位于燃烧室后的涡轮端，因此恶劣的高温工作环境使得中介轴承需要高效的润滑冷却以保证其工作的可靠性。

在设计阶段，往往采用仿真计算的方式评估中介轴承润滑的效果，并确定滑油流路的相关结构参数（朱冬磊，陈国定，李炎军，等.基于中介轴承润滑效率的流道结构参数反向预测[J].航空动力学报，2020(2):9.）。然而对于中介轴承而言，一方面由于其复杂的对转运动状态，使得对滑油流动特性的仿真具有较高的难度，另一方面则由于中介轴承结构复杂，导致滑油流路形状复杂，确定滑油流路的相关结构参数较多，因此采用传统的仿真分析方法实现起来较为困难。

工作状态下对转中介轴承内的滑油流动过程可以根据壁面边界旋转速度，分为三个阶段：内转子收油-输油过程、外转子收油-输油过程、轴承内环收油-输油过程；考虑到上述三个阶段中，流体域速度边界条件相差较大，同时模型尺寸也存在较大差别，如果将三个阶段作为一个整体，建立对应流体域模型对滑油流动过程进行分析，必然会有网格数量过大、模型边界过于复杂的问题，影响计算效率和计算精度。

基于此，有必要对中介轴承滑油收油过程进行简化，对上述三个过程进行分段仿真，再利用相邻输油过程之间的滑油输送量作为中间量将多个过程相关联，由此可以对滑油复杂流动过程进行分解，避免仿真过程中壁面运动边界条件过于复杂，从而在保障求解精度的前提下降低求解难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：考虑到航空发动机中介轴承滑油收油过程极其复杂，对于滑油流动的仿真分析难度较大，为克服现有仿真分析方法的不足，对中介轴承滑油收油过程采用分段仿真的方式进行简化，并利用相邻输油过程之间的滑油输送量作为中间量将多个过程相关联，从而在保证仿真精度的前提下简化计算，为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：

一种中介轴承滑油收油过程仿真分析方法，包括如下步骤：

步骤1，确定滑油从喷嘴喷出后流至轴承内环的总流路；

步骤2，对总流路进行分段，至少包括三段流路，由先至后分别为内转子收油-输油过程、外转子收油-输油过程、轴承内环收油-输油过程；

步骤3，对分段后的每一段流路进行仿真计算；

步骤4，分段仿真计算求解时，将在前流路的滑油流出量作为相邻在后流路的滑油输入量，从而使三段流路按先后顺序串联。

进一步的，所述步骤1包括：

步骤1.1，明确轴承内环、轴承外环、内转子、外转子、收油环的形状和相对位置关系；