本文關(guān)鍵詞：迷宮密封泄漏特性及新結(jié)構(gòu)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：迷宮密封廣泛應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械中,其對機(jī)械的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性有重要影響。本文利用理論建模、實(shí)驗(yàn)測量和數(shù)值模擬對迷宮密封泄漏特性進(jìn)行了研究,具體分析了密封機(jī)理,并給出了新的密封設(shè)計(jì)。通過對泄漏流動(dòng)進(jìn)行量綱分析,得到對泄漏量有重要影響的三個(gè)參數(shù):壓比、幾何結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。泄漏流動(dòng)特征與管流類似,因此將兩者進(jìn)行類比分析,并利用粘性耗散函數(shù)來定量考察密封結(jié)構(gòu)內(nèi)部各點(diǎn)處的耗散情況,發(fā)現(xiàn)密封結(jié)構(gòu)內(nèi)部各點(diǎn)對耗散的貢獻(xiàn)情況并不相同,截流位置和駐點(diǎn)位置處的耗散明顯高于其他位置,腔內(nèi)漩渦流動(dòng)的耗散很小,因此,得到設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)則:新結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能的增大截流處和駐點(diǎn)處的損失,同時(shí)直接對主流進(jìn)行作用。對于壓比的研究,通過建立流動(dòng)模型,得到泄漏量與壓比之間的函數(shù)關(guān)系,該模型預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果吻合較好,證實(shí)了流動(dòng)類比和模型預(yù)測的正確性。對于幾何結(jié)構(gòu)的研究,主要考察轉(zhuǎn)子與靜子之間的相對軸向位置關(guān)系,結(jié)果表明密封齒前轉(zhuǎn)子平臺(tái)的長度通過影響密封齒前的渦大小來直接影響泄漏量的大小,并存在最優(yōu)的轉(zhuǎn)靜子相對位置,進(jìn)一步,將這一結(jié)論應(yīng)用于真實(shí)工況下的轉(zhuǎn)子軸向串動(dòng)的分析中,對這一結(jié)論進(jìn)行了驗(yàn)證。對于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的研究,改進(jìn)壓比模型,考慮軸向和周向的動(dòng)量平衡,得到轉(zhuǎn)速對泄漏量的影響模型,并通過不同形式和工況下的迷宮密封結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行了驗(yàn)證,模型預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合的很好,這也證實(shí)了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)通過提供泄漏主流的切向速度來增大粘性耗散,進(jìn)一步,通過數(shù)值模擬對轉(zhuǎn)動(dòng)流場進(jìn)行分析,從流動(dòng)細(xì)節(jié)上對模型進(jìn)行了驗(yàn)證。基于對密封機(jī)理的研究和提出的新結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,設(shè)計(jì)了一種新型的密封結(jié)構(gòu),該新結(jié)構(gòu)可以將泄漏量降低25%左右,也同時(shí)驗(yàn)證了本文提出的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。由于真實(shí)密封結(jié)構(gòu)的幾何尺寸受限于軸向串動(dòng),因此將該新結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修改,修改后的結(jié)構(gòu)在絕大部分軸向位置處泄漏量可以減小約20%左右。
【關(guān)鍵詞】：迷宮密封 泄漏特性 密封機(jī)理 流動(dòng)建模 新結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH136
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 引言7-18
• 1.1 選題背景及意義7-9
• 1.2 文獻(xiàn)綜述9-17
• 1.3 本文研究思路及結(jié)構(gòu)17-18
• 第2章 實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬18-23
• 2.1 實(shí)驗(yàn)介紹18-21
• 2.2 數(shù)值模擬及驗(yàn)證21-23
• 第3章 迷宮密封機(jī)理23-56
• 3.1 量綱分析23-25
• 3.2 管流類比25-28
• 3.3 壓比28-29
• 3.4 幾何結(jié)構(gòu)29-35
• 3.5 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速35-54
• 3.5.1 理論模型35-40
• 3.5.2 模型驗(yàn)證與討論40-45
• 3.5.3 流動(dòng)分析45-54
• 3.6 本章小結(jié)54-56
• 第4章 真實(shí)工況——轉(zhuǎn)子軸向串動(dòng)56-60
• 第5章 新結(jié)構(gòu)探究60-69
• 5.1 概念性設(shè)計(jì)60-65
• 5.2 針對軸向串動(dòng)工況下的設(shè)計(jì)65-69
• 第6章 結(jié)論與展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 致謝74-76
• 個(gè)人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果76

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李志剛;李軍;豐鎮(zhèn)平;;蜂窩密封流動(dòng)特性的數(shù)值研究和泄漏量計(jì)算公式的構(gòu)造[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2011年02期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 紀(jì)國劍;航空發(fā)動(dòng)機(jī)典型篦齒封嚴(yán)泄漏特性的數(shù)值和實(shí)驗(yàn)研究[D];南京航空航天大學(xué);2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 楊軍;直通型封嚴(yán)篦齒流動(dòng)特性的試驗(yàn)研究及數(shù)值計(jì)算[D];電子科技大學(xué);2009年

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本文編號(hào)：396560