針對目前新一代航空發(fā)動機工況日益復(fù)雜,致使發(fā)動機密封性能不斷提升,傳統(tǒng)無槽氣膜浮環(huán)密封已無法滿足高參數(shù)發(fā)動機的密封穩(wěn)定性要求,常因碰磨而失效。迫切需要一種新型的螺旋槽氣膜浮環(huán)密封取而代之,旨在槽型動壓效應(yīng)與楔形效應(yīng)的協(xié)同作用下改善浮環(huán)密封氣膜穩(wěn)定性,從而達到上浮、增穩(wěn)與控漏的性能要求�；诖诉\用流場仿真模擬法、試驗測量分析法,研究浮環(huán)密封氣膜密封性能,兩種方法相互印證,驗證了新型螺旋槽氣膜浮環(huán)密封具有性能優(yōu)、可靠性高的特點。應(yīng)用CFD流場分析軟件研究了窄環(huán)微間隙浮環(huán)密封性能,對無槽氣膜浮環(huán)密封和螺旋槽氣膜浮環(huán)密封內(nèi)部流場進行對比分析研究。利用SolidWorks軟件建立微尺度氣膜模型,并將三維幾何模型導(dǎo)入ICEM軟件進行結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,進而利用FLUENT軟件對流場進行數(shù)值模擬,分別獲得兩種模型的壓力云圖,并計算出不同的泄漏量和浮升力。模擬結(jié)果表明:隨著轉(zhuǎn)速的增大,兩種密封結(jié)構(gòu)泄漏量均基本保持不變,而氣膜浮升力隨轉(zhuǎn)速升高均呈線性增長;且螺旋槽氣膜密封的泄漏量總是低于無槽氣膜密封,而螺旋槽氣膜密封的浮升力卻大于無槽氣膜密封。這說明轉(zhuǎn)速增大時,螺旋槽氣膜的密封性和穩(wěn)定性均優(yōu)于無槽氣膜密封。... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

迷宮密封

工程碩士學(xué)位論文3刷式密封具有多孔介質(zhì)特性，流體射流到刷絲束時，一部分流過多孔介質(zhì)刷絲滲流到下一級密封腔，另一部分則回流形成漩渦流，將動能轉(zhuǎn)換為熱能，流體流過刷絲束后的壓力下降，有效阻止泄漏，提高密封效果。但由于刷式密封是一種接觸式密封，因此在氣流力和摩擦力的共同作用下，刷絲會剛化而折斷，且會磨損，影響其使用壽命。圖1.2刷式密封結(jié)構(gòu)示意圖1.2.3浮環(huán)密封浮環(huán)密封結(jié)構(gòu)較為簡單，如圖1.3所示，其主體部分僅有浮環(huán)、軸套、定位銷及壓緊彈簧組成，檢修方便、密封可靠、運用于高速、高溫的場合，但其間隙為微間隙，所以加工安裝精度較高。其工作原理：類似于氣體徑向軸承[18]，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時，帶動流體進入環(huán)與軸（軸套）形成的楔形間隙中，形成一層承壓的流體膜，迫使環(huán)上趨向同心。當(dāng)浮升力與摩擦力等阻力平衡時，浮環(huán)與軸有一定的偏心距，依靠流動節(jié)流阻力達到密封的目的。浮環(huán)密封早期是在壓縮機軸端密封中使用，是用油封氣，通過油膜力浮起密封環(huán)，在運行過程中形成楔形間隙，從而節(jié)流降壓，達到密封的目的。隨著密封的發(fā)展，浮環(huán)密封也被應(yīng)用在航空發(fā)動機潤滑油密封中，但是用氣封油，通過氣膜力浮起密封環(huán)，實現(xiàn)密封。但由于氣體粘性較低，其楔形動壓效果不如液體膜，因而常常應(yīng)浮力不足而碰磨失效。圖1.3浮環(huán)密封結(jié)構(gòu)示意圖

工程碩士學(xué)位論文3刷式密封具有多孔介質(zhì)特性，流體射流到刷絲束時，一部分流過多孔介質(zhì)刷絲滲流到下一級密封腔，另一部分則回流形成漩渦流，將動能轉(zhuǎn)換為熱能，流體流過刷絲束后的壓力下降，有效阻止泄漏，提高密封效果。但由于刷式密封是一種接觸式密封，因此在氣流力和摩擦力的共同作用下，刷絲會剛化而折斷，且會磨損，影響其使用壽命。圖1.2刷式密封結(jié)構(gòu)示意圖1.2.3浮環(huán)密封浮環(huán)密封結(jié)構(gòu)較為簡單，如圖1.3所示，其主體部分僅有浮環(huán)、軸套、定位銷及壓緊彈簧組成，檢修方便、密封可靠、運用于高速、高溫的場合，但其間隙為微間隙，所以加工安裝精度較高。其工作原理：類似于氣體徑向軸承[18]，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時，帶動流體進入環(huán)與軸（軸套）形成的楔形間隙中，形成一層承壓的流體膜，迫使環(huán)上趨向同心。當(dāng)浮升力與摩擦力等阻力平衡時，浮環(huán)與軸有一定的偏心距，依靠流動節(jié)流阻力達到密封的目的。浮環(huán)密封早期是在壓縮機軸端密封中使用，是用油封氣，通過油膜力浮起密封環(huán)，在運行過程中形成楔形間隙，從而節(jié)流降壓，達到密封的目的。隨著密封的發(fā)展，浮環(huán)密封也被應(yīng)用在航空發(fā)動機潤滑油密封中，但是用氣封油，通過氣膜力浮起密封環(huán)，實現(xiàn)密封。但由于氣體粘性較低，其楔形動壓效果不如液體膜，因而常常應(yīng)浮力不足而碰磨失效。圖1.3浮環(huán)密封結(jié)構(gòu)示意圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Leakage performance of floating ring seal in cold/hot state for aero-engine[J]. Guoqing LI,Qian ZHANG,Enliang HUANG,Zhijun LEI,Hongwei WU,Gang XU.  Chinese Journal of Aeronautics. 2019(09)
[2]考慮刷絲變形的后夾板結(jié)構(gòu)對刷式密封泄漏和傳熱特性影響的研究[J]. 馬登騫,張元橋,李軍,晏鑫.  西安交通大學(xué)學(xué)報. 2019(09)
[3]柱面螺旋槽干氣密封微尺度流場數(shù)值模擬[J]. 丁雪興,苗春昊,張偉政,陸俊杰.  蘭州理工大學(xué)學(xué)報. 2019(02)
[4]高溫鑲裝式浮環(huán)密封的徑向間隙研究[J]. 馬利軍,李雙喜,蔡紀寧,馬文杰.  潤滑與密封. 2018(06)
[5]航空發(fā)動機密封技術(shù)研究[J]. 王泓然,張棟善.  科學(xué)咨詢（科技·管理）. 2018(06)
[6]柱面螺旋槽干氣密封微尺度流動場穩(wěn)態(tài)近似計算[J]. 丁雪興,賀振泓,張偉政,陸俊杰,苗春昊.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報. 2018(01)
[7]柱面螺旋槽氣膜密封微尺度流動場穩(wěn)態(tài)特性分析[J]. 丁雪興,賀振泓,張偉政,陸俊杰,苗春昊.  化工學(xué)報. 2018(04)
[8]柱面氣膜密封性能的CFD數(shù)值分析[J]. 蘇澤輝,劉美紅.  潤滑與密封. 2016(09)
[9]蜂窩密封泄漏特性理論與實驗[J]. 孫丹,王猛飛,艾延廷,肖忠會,孟繼綱,李云.  航空學(xué)報. 2017(04)
[10]T型槽柱面氣膜密封CFD數(shù)值分析[J]. 蘇澤輝,劉美紅.  流體機械. 2016(07)

博士論文
[1]高溫微氣體動壓軸承非等溫氣膜動力特性及箔片固體潤滑涂層研究[D]. 張學(xué)清.重慶大學(xué) 2016
[2]高速靜壓氣體軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的特性研究[D]. 于賀春.大連海事大學(xué) 2011

碩士論文
[1]碳纖維刷式密封性能計算方法及泄漏特性研究[D]. 趙蕊.西安理工大學(xué) 2019
[2]迷宮密封封嚴機理與新型抑振密封結(jié)構(gòu)研究[D]. 盧江.沈陽航空航天大學(xué) 2019
[3]激光加工微凹坑軸表面對唇形密封泵吸效應(yīng)與摩擦特性的影響[D]. 董慧芳.合肥工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號：3370434