迷宮密封流場(chǎng)及氣流誘發(fā)振動(dòng)研究.pdf

1、迷宮密封被廣泛應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，迷宮密封具有壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在著一定問題，如泄漏量偏大，降低了機(jī)組效率，在特定條件下還會(huì)引起轉(zhuǎn)子振動(dòng)，從而影響機(jī)組的穩(wěn)定性。本文研究了密封齒幾何參數(shù)和密封腔結(jié)構(gòu)對(duì)泄漏量的影響規(guī)律，提出改進(jìn)方案，之后分析了各參數(shù)對(duì)密封轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力特性系數(shù)的影響。 本文以CFD軟件FLUENT為主要計(jì)算工具，通過模擬擴(kuò)突流、單腔密封、三齒兩腔室密封，計(jì)算結(jié)果和流場(chǎng)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本吻合，證

2、明數(shù)值計(jì)算是可靠的。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算分析了流量系數(shù)隨齒高，齒距，齒厚，齒隙和齒型的變化規(guī)律，研究表明流量系數(shù)隨齒隙增加而線性增加，隨齒間距增加而減小，齒厚趨向于零時(shí)流量系數(shù)減小，尖齒比平齒密封效果更好。并以數(shù)值計(jì)算結(jié)果為指導(dǎo)，多次改進(jìn)，最終設(shè)計(jì)出密封效果更好的密封腔結(jié)構(gòu)。之后模擬了三維偏心轉(zhuǎn)子密封的流場(chǎng)，分析偏心、轉(zhuǎn)速和預(yù)旋對(duì)流場(chǎng)速度和壓力分布的影響規(guī)律。 由于密封結(jié)構(gòu)的特殊性，轉(zhuǎn)子密封系統(tǒng)的動(dòng)力特性系數(shù)很難直接測(cè)量，目前常用的

3、方法是采用Chlids提出的雙控制體模型，但該方法僅適用于直通式迷宮密封，對(duì)其他齒型如斜齒，交錯(cuò)齒是否可行還有待進(jìn)一步確認(rèn)。而采用計(jì)算流體力學(xué)方法則沒有這樣的限制，并可得到密封內(nèi)流場(chǎng)的微觀結(jié)構(gòu)，本文參考了J.Jeffery Moore和Y.Hsu的方案，假設(shè)轉(zhuǎn)子渦動(dòng)為圓周運(yùn)動(dòng)，采用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系來模擬轉(zhuǎn)子的渦動(dòng)，分析了轉(zhuǎn)速、壓比和預(yù)旋對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性系數(shù)的影響，計(jì)算表明反向預(yù)旋可較大幅度的提高轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性。 最后，討論了迷宮密封發(fā)展的