航空发动机滑油回油管内的流型识别及含气率预测研究

发动机润滑系统回油管内油气两相介质的流动特性直接影响系统中回油泵及散热器的工作特性。为辨别回油管内油气两相流流型和建立含气率预测关系式，本文搭建了模拟轴承腔回油管流动的实验系统，并依据涡轴发动机回油量及油气比完成了700组不同工况的实验测试。实验空气与滑油流量范围分别为10～200 SL/min与6～37 L/min。本文对实验范围内的管内流型进行了判别，并修正了含气率的预测模型。首先对两种极限工况的压力信号的时序特征、概率密度函数和傅里叶变换进行分析，判定其流型为分层流和弹状流。将流型结果与Mandhane流型图进行对比，显示Mandhane流型图并不能准确预测回油管内的油气两相流流型。其次利用含气率经验关系式进行含气率预测，发现Massena预测模型预测的含气率与实验值更接近，预测结果更准确。分层流的含气率在50%以下，而弹状流的含气率在50%以上。最后根据流型对Nicklin经验关系式进行修正，得到分层流和弹状流对应的分布系数分别为0.848和0.919。