结合动力学和CFD的轴承腔内两相流动与传热研究

赵贵强，邓松，吴敏

(1.武汉理工大学，武汉 430070； 2.现代汽车零部件技术湖北省重点实验室，武汉 430070；3.汽车零部件技术 湖北省协同创新中心，武汉 430070； 4.湖北省新能源与智能网联车工程技术研究中心，武汉 430070)

轴承良好的润滑性能是提高其服役寿命和工作效率的关键。在高速工况下轴承腔内的润滑油在各零件复杂运动的带动下与空气混合形成油气两相流，油气两相的流动会干涉钢球与沟道接触区内油膜的形成，进而影响轴承各运动零件的动力学行为；轴承腔内各壁面的生热与传热机理在油气不规则流动的影响下变得复杂。

国内外学者针对轴承腔内油气两相流动与传热做了大量的研究：文献[1]的研究结果表明，在喷油润滑下，少数润滑油在钢球与轴承内外沟道的接触区形成润滑油膜，大部分润滑油的作用是改善轴承腔内的对流换热条件；文献[2]使用流体体积 (Volume of Fluid，VOF)模型研究了角接触球轴承腔内油气两相的流动和分布规律，结果表明润滑介质在腔内的周向分布具有不均性；文献[3-5]针对喷油润滑下轴承腔内油气两相流动开展了相应的数值模拟和试验研究，得到喷油量、喷嘴数量、喷油速度对油气流动和温度分布的影响规律；文献[6-8]分析了保持架参数、钢球自旋等因素对轴承腔内气相流动模式和散热性能的影响，结果表明合适的保持架参数有利于改善轴承腔内的气流运动和散热条件，且钢球自旋会引起气相流动规律的变化；文献[9]的研究结果表明，借助密封结构，润滑油有更高的概率进入钢球与沟道的接触区；……