减速器内部金属屑运动仿真分析

为掌握因轴承磨损产生的金属屑在直升机中间减速器内部流场中的运动状态,针对其固-液-气三相流特征建立了金属屑颗粒受力平衡方程和多相流模型-离散相模型（VOF-DPM）耦合的CFD仿真模型。基于离散相运动方程编程计算及采用CFD仿真分析方法获得了减速器内部颗粒的运动轨迹、运动速度,并据此对比验证了VOF-DPM耦合模型的正确性;利用CFD仿真分析了颗粒在流体中运动时各种附加力对颗粒运动轨迹的影响,探究连续相空气、滑油与离散相颗粒三者之间的相互作用机理。结果表明：连续相和离散相耦合作用对颗粒运动的影响较小,轨迹误差约5%、速度误差约3%,可忽略不计;虚质量力、压力梯度力和Magnus升力对颗粒运动轨迹影响较大,Saffman升力对颗粒运动轨迹影响较小,而热泳力与布朗力不适用于直升机中间减速器固-液-气三相流情形。     

直升机中减飞溅润滑流场分析与优化方法

为探究某型直升机中间减速器飞溅润滑油-气两相流分布与参数优化方法,首先基于计算流体力学（CFD）思想建立了中减飞溅润滑数值计算模型;采用多相流（VOF）及动网格等模型计算获得了机匣内部的油液分布与导油管的润滑油流量;分析了浸油深度和输入转速对齿面与轴承（通过导油管的润滑油流量体现）润滑效果的影响规律。然后在直升机中减传动试验台上开展试验,验证仿真的可行性。结果显示：建议的中减浸油深度为17~26 mm、输入转速为4 000~6 000 r/min;试验测得4个导油管的润滑油流量趋势与CFD仿真计算结果一致,且有一个导油管收集不到润滑油,说明该导油管的结构不合理。     

民机废水系统气-液-固三相流流动特性仿真计算研究

民机废水系统是保障乘员舒适性和个人卫生的重要系统,而废水系统管路气液固三相流动特性分析是其关键技术难点之一。通过对民用飞机废水系统进行研究,采用CFD-DEM模型对马桶底部和废水输送管路中的气液固三相流动过程进行仿真计算,对废水系统管路的气液固三相的流动形态和流动特性进行分析,得到了液相和固相的流动时间。结果表明：废水管路中固相和液相沿运动方向呈贴壁螺旋流动,并且气相速度大的区域湍动能越大,因此对于气液固三相流动而言,气相的运动占主导;截面平均速度气相最大,液相次之,固相最小;系统静压沿管路轴向不断下降,总压损失随时间不断减小。通过对民机废水系统流动性能的分析,为废水系统设计提供设计输入,具有指导意义。     

基于两相流理论滑动轴承动力特性求解

将计算流体动力学(CFD)两相流与动网格技术应用于滑动轴承动力特性数值求解,建立了基于CFD两相流滑动轴承动力特性求解模型,该模型无需设定油膜破裂边界条件且更能准确模拟滑动轴承流场特性.比较了单相流与两相流滑动轴承压力分布特性,计算分析了滑动轴承气穴分布特征及其影响因素,研究了两相流模型对滑动轴承动力特性的影响.计算结果表明:气化比例随着转速、偏心率和气化压力的增加而迅速增大,随进口压力的增加而缓慢减小.考虑两相流后,直接刚度系数增加,交叉刚度系数减小,直接与交叉阻尼系数均减小.随着偏心率的增加,单相流与两相流动力特性系数求解结果偏差增大.      

民机废水系统多相流流动特性仿真研究

民用飞机废水系统通过客舱与外界环境压差产生负压将盥洗室马桶的冲洗废水、盥洗灰水以及厨房的灰水输送至废水箱。废水系统管路中呈气、液、固三相混合流动。废水系统的多相流动性能优劣对乘客乘机舒适性有着重要影响。为了探究废水系统多相流流动性能的影响因素,对不同液固成分比例、不同废水管路管径下的气-液-固三相流动特性进行了仿真计算研究,结果表明：当废水系统支路中液固比大于2∶1时,液固比越大,支路内气、液、固三相的截面平均速度越小,管路内总压损失越大,液、固两相流动时间越长;当液固比小于2∶1时,液固比越大,固相流动时间越短;支路内气、液、固三相的截面平均速度随管径的增大而增大,液、固两相流动时间随管径的增大而减小,大管径的废水系统支路可以有效提升管路中气相运输液相和固相的能力、减小系统总压损失以及减少固相与管壁的碰撞。     

NACA4412翼型低速绕流数值计算中湍流模型对比

使用Spalart-Allmaras(S-A)、SSTk-ω、Gao-Yong 3种湍流模型对NACA4412翼型低速绕流进行了数值计算,研究了尾迹流动松弛效应。对流项采用Roe格式离散,扩散项采用二阶中心格式离散,离散后的控制方程用多步Runge-Kutta显示时间推进法求解。计算中对翼型尾缘流松弛效应进行了分析,比较了翼型表面压力系数、速度剖面、雷诺应力等的分布,3种湍流模型总体上能够较好地模拟NACA4412翼型低速绕流。SSTk-ω模型对流动细节及升力系数计算最好,Gao-Yong模型对翼型平均速度剖面及雷诺剪切应力分布计算最准确。     

两相流中颗粒参数分布的矩方法研究

对矩方法进行研究,采用积分矩方法和直接积分矩方法对4个典型问题进行数值计算,分析比较了积分矩方法和直接积分矩方法的精度、效率以及稳定性.结果表明:与积分矩方法相比,用直接积分矩方法计算时计算效率略高、稳定性好,且计算结果的精度相当.结论对于两相流中颗粒参数的数值计算乃至了解颗粒的演变特性具有参考价值.