油气润滑系统中喷嘴的工作性能研究
开题报告
目 录
一、选题背景
二、研究目的和意义
三、本文研究涉及的主要理论
四、本文研究的主要内容及研究框架
（一）本文研究的主要内容
（二）本文研究框架
五、写作提纲
六、本文研究进展
七、目前已经阅读的文献
一、选题背景
20世纪以来，随着工业技术的不断发展，人们越来越多的关注新型能源型的工业型式。这对现有的工业机械提出了更严格的要求，不仅要具备高效、重载、智能，更重要的是要环保、节能并且保证寿命。基于不断增高的对机械的要求，对于保证机械运转正常以及寿命时限的润滑技术就变得至关重要。润滑技术随着工业的发展至今，主要的润滑方式是油润滑、脂润滑和固体润滑三大类的传统润滑方式。但随着工业发展对机械逐渐提高的要求，传统润滑方式已无法满足现代机械对润滑的要求，因此，油气润滑技术应运而生。较传统润滑方式，油气润滑技术具有以下主要优点：(1)冷却性能好。油气润滑技术是采用高洁净度和干燥度的压缩空气与润滑油混合，以环状流的形式传输到对润滑点对机械进行润滑。高速气体增大了对流系数，在润滑过程中带走了大量摩擦产生的热量，对摩擦表面有较好的冷却效果，从而保证了润滑油的品性的稳定性以及大大提高了被润滑机械的寿命期限。(2)节约能源。油气润滑系统中，供油系统应用递进式分配器，因此油量的供给是间歇性的，实现了油量的精密控制，润滑油的利用率几乎达到100%，用油量仅为传统润滑方式用油量的5%。(3)环保无污染。油气润滑技术中油与气以环状流的流动形式将连续不断的油膜输送到润滑点，传输过程中润滑油与高速空气并未发生相变，不会产生油雾，因此，杜绝了泄露油雾对环境的污染和对工人的健康的危害的可能性。(4)适应范围广。由于高速气体有较强穿透力，可将润滑油顺利到达高速旋转轴承内部，因此不仅适用于低速轴承，同样适用于高速轴承。油气润滑还同样适用于各种恶劣工况，例如腐烛等场合。- 鉴于以上优点，油气润滑技术自20世纪70年代开始，越来越多的应用于冶金、造纸、水泥、矿山采矿等行业，主要应用于乳钢机、连铸机、齿轮、润轮、链轮、滚动轴承和滑动轴承等设备。近年来，国内的专家学者对油气润滑技术也进行了大量的理论和实賤研究，多数集中在对两相流形成机理以及两相流传输过程的研究，针对两相流通过喷嘴到达润滑点的润滑过程的研究较少，因此本课题对喷嘴的结构及其工作性能的研究具有理论和实际应用的深远意义。
二、研究目的和意义
本课题在北京市高等学校人才强教计划资助项目（PHR201107109) “油气润滑设备关键技术及其成套设备研发”的项目背景下，在科研团队自行研制的油气润滑系统样机的基础上，通过理论分析、仿真分析并结合实验研究，对油气润滑系统中的喷嘴的结构与工作性能的研究。
三、本文研究涉及的主要理论
哈尔滨工程大学闫通海，王凡等人提出了 “气液两相膜”理论。根据“气液两相膜”理论，气液两相流在接触表面形成的两相流油膜.不同于单一的气体和润滑剂，能够极大地提高润滑剂的润滑性能，尤其在冷却性能上明显优于传统润滑方式。东北大学的吴建荣等_针对平整机轴承研究了气液两相流润滑机理及润滑系统设计理论，仿真分析了对油气润滑中关键部件的工作原理并设计了一套应用于热乳平整机中的油气润滑装置。西安交通大学多相流实验室用量纲分析方法对水平管内油气两相流转换的影响因素进行了实验研究，得出了各流型间转化的关系式，达到预报水平管内油气两相流流型的目的。燕山大学的张永峰等人研究了油气润滑系统中的油气混合和油气输送原理，得出管道内气液两相环状流形成条件，并通过实验分析了入口压力，供油量和供油频率等对油气润滑系统的影响。北方工业大学车辆工程实验室研宄了油气润滑系统中两相流形成机理的理论、关键元器件的研究和优化、电控系统的设计与创新，并自主研发制造了油气润滑实验台。其中，曾宪文从两相流理论出发，得出环状流的三个评价指标，分别为不同截面含油率、油膜厚度比和油液流量分布，并基于此评价指标设计了新型的油气混合器，采用Fluent仿真验证新型油气混合器的工作性能。李婢通过仿真计算分析了油气分配器的工作原理，分析了油气分配器的工作原理，优化并设计了新型的油气分配器。张宇在对国内外的油气润滑技术的研究分析以及现场调试基础上，分析油气润滑系统的工作原理，设计了油气润滑系统的卫星式控制系统，并通过实际操作在油气润滑系统上实现。刘雨辰根据油气润滑系统的工况要求，设计了双油箱恒温的供油系统。蔡阿丽通过软件AMESim搭建了油气润滑系统的整体结构模型，并通过仿真计算研究了油气润滑系统的工作性能，确定单菜与双菜的供油策略。现在国内外研究油气润滑技术多及集中在对油气润滑机理以及传输的研究实验中，而油气润滑的关键作用点，油气环状流通过喷嘴作用在润滑点的过程，却鲜有人研究和观察实验。现阶段的研究宄多集中在对油气润滑系统的仿真计算中，其中存在一定的模型简化以及假设分析，与工程实际存在一定偏差。
四、本文研究的主要内容及研究框架
（一）本文研究的主要内容
油气润滑技术是一种新型的润滑技术，越来越广泛的应用于现代机械中，因此不断深入研宄和改进油气润滑系统就变得十分重要。在油气润滑系统中，油气两相流以环状流的形式通过喷嘴作用在润滑点，对机械进行润滑。因此，油气环状流在通过喷嘴时的流程变化以及油气润滑系统中的喷嘴结构参数的变化决定着油气润滑效果。本文在前人的研宄基础上，基于两相流形成机理理论、实验室团队自主研究的油气润滑系统和轴承摩擦实验台，利用计算流体力学软件Fluent，对油气润滑系统中的喷嘴结构和其工作性能进行模拟仿真与实验研究，主要方法如下：(1)基于两相流形成机理，利用计算流体力学软件Fluent对油气环状流经过喷嘴时的流场进行模拟仿真，研究油气两相流在经过突缩截面时的流场特性。改变喷嘴的结构参数，研究不同结构参数对油气环状流流场的影响，并根据油气润滑的特征，确定最佳喷嘴结构参数。(2)研究油气两相流经过喷嘴在有限空间与无限空间内的流型变化，分析油气两相流在离开喷嘴后的流场特性。(3)结合MRH-3轴承摩擦实验台，对不同结构参数与不同安装位置的喷嘴的润滑效果和工作性能的实验研究。实验方法釆用正交实验法，不仅减小实验次数，还能确定结构参数与安装位置对润滑效果的影响程度，并确定最大影响因素，对以后的油气润滑系统的设计有一定的参考价值。
（二）本文研究框架
本文研究框架可简单表示为：
五、写作提纲
摘要 3-4
Abstract 4-5
目录 6-8
1 绪论 8-15
1.1 课题研究背景 8-9
1.2 国内外研究现状 9-14
1.2.1 油气润滑技术的研究现状 9-11
1.2.2 喷嘴的研究现状 11-12
1.2.3 轴承润滑的摩擦学实验的研究现状 12-14
1.3 研究意义与研究方法 14-15
2 环状流通过突缩管的突缩特性研究 15-32
2.1 结构参数对环状流突缩特性的影响 15-28
2.1.1 入口管径对环状流突缩特性的影响 16-21
2.1.2 出口管径及突縮角度对环状流突缩特性的影响 21-28
2.2 系统参数对环状流突缩特性的影响 28-30
2.3 本章总结 30-32
3 实验装置与实验方法 32-39
3.1 油气润滑实验台 32-33
3.2 喷嘴结构的设计 33-34
3.3 摩擦学实验台 34-37
3.4 摩擦实验评价指标及实验方法 37-38
3.4.1 摩擦实验评价指标 37
3.4.2 实验方法 37-38
3.5 本章总结 38-39
4 油气润滑系统中喷嘴工作性能的摩擦学实验研究 39-53
4.1 系统参数对喷嘴工作性能影响的摩擦学实验 39-43
4.2 结构参数对喷嘴工作性能的影响的摩擦学实验 43-52
4.3 本章总结 52-53
5 结论和展望 53-55
5.1 结论 53-54
5.2 展望 54-55
参考文献 55-58
申请学位期间的研究成果及发表的学术论文 58-59
致谢 59
六、本文研究进展(略)
七、目前已经阅读的主要文献
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[3]姚杰.一种新型润滑系统——油气润滑系统.润滑与密封，1996(6):56-57.
[4]杨和中，刘厚飞.TURBOLUB油气润滑技术(三)[J].润滑与密封，2003(3):92-94.
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[7]杨和中，刘厚飞.TURBOLUB油气润滑技术(二) [J].润滑与密封，2003(2):90-92.
[8]杨和中，刘厚飞.TURBOLUB油气润滑技术(四）[J].润滑与密封，2003(4):99-102.
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