轴承腔作为航空发动机转子支撑系统的重要部件之一,加压空气与起润滑和冷却作用的滑油在腔内形成复杂的两相流动。滑油在腔内的流动、换热及回收等问题成为影响润滑系统乃至整个航空发动机安全、高效运行的关键因素。本文针对以上问题进行了相应的基础研究,以期为轴承腔的润滑和换热设计提供理论指导。采用计算流体力学软件基于VOF多相流模型对轴承腔内的两相流动进行瞬态模拟以获取特定工况下腔内的压力波动信号,利用Hilbert-Huang变换的方法对其进行频谱特征分析,建立能量特征值与流型的关联。结果表明,随转速和进气量的增大,腔内两相流型从分层流向均相流转变,压力波动的能量从低频段向高频段转移;随进油量的增大,流型从均相流向分层流转变,高频段能量占比减小,低频段能量占比增大。针对腔内滑油回收困难的问题,对现有轴承腔回油结构进行改进,并以腔内滑油滞留体积分数、回油比、壁面对流换热系数等作为评判参数,探讨了工况条件及结构对轴承腔滑油回收性能及换热特性的影响。研究表明,随转速增大,滑油滞留体积分数总体上呈逐渐减小的趋势,回油比减小而壁面换热能力增强,但在高转速下窄槽(w=1和w=1.5)和浅槽(h=0.5和h=1)的滑油滞留体积有增大趋势;槽宽w=1.5、槽深h=1时轴承腔具有较好的回油和换热性能,且适当调整回油槽位置可提高轴承腔回油与换热性能。相比于基础浅槽,附加纵向格栅时轴承腔的回油性能较高,但壁面换热效果较差;附加横向格栅能改善壁面轴向换热不均的问题。