超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)具有工質(zhì)清潔,循環(huán)效率高,能量密度大,設(shè)備體積小等優(yōu)點,是近年來研究的熱門課題。由于循環(huán)工質(zhì)跨越臨界點時存在相變潛熱現(xiàn)象,故該系統(tǒng)的電機-渦輪-共軸轉(zhuǎn)子以及密封系統(tǒng)也面臨一系列復雜問題。布雷頓循環(huán)的透平、壓縮機的微尺度干氣密封中,S-CO₂干氣密封因其自身物化性質(zhì)的優(yōu)越性而被作為密封首選。但由于S-CO₂的物性參數(shù)在臨界點附近呈高度非線性,這大大增加了S-CO₂干氣密封的研發(fā)和設(shè)計難度。為探索其運轉(zhuǎn)工況和結(jié)構(gòu)參數(shù)對S-CO₂干氣密封的影響,本文運用Solidworks軟件建立1/N_g的螺旋槽計算域幾何模型,導入ICEM軟件進行結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,采用REFPROP軟件獲取S-CO₂的相態(tài)數(shù)據(jù),并將這些物性參數(shù)編譯成C語言程序調(diào)入Fluent的UDF平臺來對S-CO₂微流場進行模擬,以探究在實際氣體效應、慣性效應、離心效應和湍流效應下不同工況參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對膜壓分布、氣膜開啟力和泄漏量之間的交互影響規(guī)律。研究表明:隨...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號注釋表
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 課題研究背景
    1.3 課題研究意義
    1.4 國外研究現(xiàn)狀
    1.5 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.6 主要研究思路和內(nèi)容
        1.6.1 課題研究思路
        1.6.2 課題研究內(nèi)容
    1.7 創(chuàng)新點及關(guān)鍵性問題
        1.7.1 課題創(chuàng)新點
        1.7.2 關(guān)鍵性問題
第2章 超臨界二氧化碳干氣密封基本方程建立
    2.1 干氣密封原理
    2.2 計算流體力學優(yōu)勢
    2.3 超臨界二氧化碳干氣密封模擬難點
    2.4 流體控制方程
        2.4.1 連續(xù)性方程
        2.4.2 動量方程
        2.4.3 能量方程
        2.4.4 流動因子
    2.5 超臨界二氧化碳控制方程
        2.5.1 狀態(tài)方程
        2.5.2 輸送性質(zhì)
    2.6 固體控制方程
        2.6.1 固體守恒方程
        2.6.2 固體能量傳送方程
        2.6.3 動環(huán)的熱傳導方程
        2.6.4 靜環(huán)的熱傳導方程
        2.6.5 流固耦合控制方程
    2.7 密封環(huán)內(nèi)的能量平衡方程
    2.8 穩(wěn)態(tài)性能參數(shù)
        2.8.1 氣膜開啟力
        2.8.2 泄漏量
        2.8.3 氣膜剛度
    2.9 本章小結(jié)
第3章 超臨界二氧化碳干氣密封微流場分析
    3.1 潤滑氣膜的流場仿真
        3.1.1 潤滑氣膜的幾何模型
        3.1.2 計算域網(wǎng)格劃分
        3.1.3 網(wǎng)格的無關(guān)性驗證
        3.1.4 流場的基本假設(shè)
        3.1.5 邊界條件和求解設(shè)置
    3.2 潤滑氣膜在流場的物性參數(shù)
    3.3 不同工況對干氣密封性能影響
        3.3.1 不同轉(zhuǎn)速對干氣密封性能影響
        3.3.2 不同壓差對干氣密封性能影響
        3.3.3 不同氣膜厚度對干氣密封性能影響
    3.4 不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對干氣密封性能影響
        3.4.1 不同槽深對干氣密封性能影響
        3.4.2 不同槽數(shù)對干氣密封性能影響
        3.4.3 不同螺旋角對干氣密封性能影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 優(yōu)化后的雙列螺旋槽對干氣密封性能影響
    4.1 雙槽潤滑氣膜的流場分析
        4.1.1 雙列螺旋槽的幾何模型
        4.1.2 雙槽氣膜模型和邊界條件
        4.1.3 雙槽氣膜計算域網(wǎng)格劃分
    4.2 不同轉(zhuǎn)速下單雙槽密封特性對比
        4.2.1 不同轉(zhuǎn)速下雙槽氣膜壓力云圖
        4.2.2 不同轉(zhuǎn)速下單雙槽氣膜開啟力對比
        4.2.3 不同轉(zhuǎn)速下單雙槽泄漏量對比
        4.2.4 不同轉(zhuǎn)速下單雙槽氣膜剛度對比
        4.2.5 不同轉(zhuǎn)速下單雙槽剛漏比對比
    4.3 不同壓差下單雙槽密封特性對比
        4.3.1 不同壓差下雙槽氣膜壓力云圖
        4.3.2 不同壓差下單雙槽氣膜開啟力對比
        4.3.3 不同壓差下單雙槽泄漏量對比
        4.3.4 不同壓差下單雙槽氣膜剛度對比
        4.3.5 不同壓差下單雙槽剛漏比對比
    4.4 本章小結(jié)
第5章 熱流固耦合下應力應變分析
    5.1 密封環(huán)的模型建立
    5.2 密封環(huán)的網(wǎng)格劃分
    5.3 密封環(huán)受力模型和變形分析
        5.3.1 流體進入密封環(huán)模型
        5.3.2 密封環(huán)受力模型
        5.3.3 密封環(huán)可能發(fā)生變形的位置
    5.4 密封環(huán)的材料參數(shù)
    5.5 熱流固耦合過程
    5.6 熱流固耦合下密封環(huán)應力分析
        5.6.1 動環(huán)熱流固耦合的應力分析
        5.6.2 靜環(huán)熱流固耦合的應力分析
        5.6.3 不同轉(zhuǎn)速下熱流固耦合對密封環(huán)應力影響
        5.6.4 不同壓差下熱流固耦合對密封環(huán)應力影響
    5.7 熱流固耦合下密封環(huán)變形分析
        5.7.1 動環(huán)熱流固耦的變形分析
        5.7.2 靜環(huán)熱流固耦的變形分析
        5.7.3 不同轉(zhuǎn)速下熱流固耦合對密封環(huán)變形影響
        5.7.4 不同壓差下熱流固耦合對動環(huán)變形影響
    5.8 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    1 結(jié)論
    2 展望
參考文獻
致謝
附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術(shù)論文目錄



本文編號：3891912