溶气问题对油气缓冲器的缓冲特性影响研究

作     者：黄鸣远 

作者单位：陕西理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵知辛;郭辉

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 082501[工学-飞行器设计] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：油气缓冲器 气体溶解 溶解度预测模型 用户自定义函数 过冲压方法 

摘      要：起落架作为飞机着陆时的缓冲装置,可承受巨大的冲击载荷,对保证飞机平稳、安全地着陆起着重要的作用。油气缓冲器因为优秀的缓冲性能被广泛运用于现代飞机的起落架。油气缓冲器在工作时,内部的气体和油液处于高压环境,因高压导致气体在油中的溶解增加,带来气腔压力损失,进而会影响缓冲器性能。因此有必要在起落架缓冲特性研究中考虑气体溶解对油气缓冲器缓冲性能的影响。本文基于静态法原理,搭建了气体溶解度实验测量平台,利用高精度传感器获得压力及温度数据,结合PR状态方程,得到了一定温度范围内氮气在15号航空液压油中的溶解度数据。根据实验数据发现,氮气的溶解度随温度的升高而降低,随系统压力的增大而增大,在压力超过10MPa时,其变化规律逐渐脱离亨利定律。为进一步研究氮气的溶解特性,使用Kritchevsky-Kasarnovsky方程和遗传-BP神经网络两种方法建立了氮气溶解度预测模型,结果表明氮气溶解度预测模型均具有较好的精度。基于气体溶解度实验数据,通过对缓冲腔内油气两相流动的数值仿真,研究了气体溶解对油气缓冲器缓冲性能的影响。论文中通过Kritchevsky-Kasarnovsky方程所得到的溶解度预测模型编写了用户自定义函数UDF(User Define Function),在CLSVOF两相流模型中添加质量源项,建立了考虑气体溶解效应的两相流模型并进行了数值仿真。仿真结果表明,气体溶解会对气液两相流动特性、缓冲器的空气弹簧力、油液阻尼力有较大的影响。使用油液阻尼力和空气弹簧力对活塞杆的轴向位移进行积分,得到了油气缓冲器内油、液的能量吸收曲线。对比发现,由于气体溶解,对各时刻的能量吸收能力均造成了损失。针对这一问题,尝试使用过充压方法对溶气问题造成的损失量进行补偿。以3MPa为例,通过对考虑气体溶解后的能量曲线进行差值,寻找到合理的过充压量为3.23MPa。结合数值仿真数据发现,过充压方法对流场的流态和能量的损失均起到了较好的修复作用。