本文關(guān)鍵詞：柱面氣膜密封性能數(shù)值模擬及槽形參數(shù)優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 柱面氣膜密封 穩(wěn)態(tài)性能 螺旋槽 優(yōu)化設(shè)計

【摘要】：氣膜密封是一種先進的新型旋轉(zhuǎn)軸密封,通常它來密封旋轉(zhuǎn)機械中的氣體介質(zhì),與其他密封方式相比具有泄露少,磨損小,壽命長,能耗低,操作簡單可靠等特點。柱面氣膜密封是針對航空燃氣輪機關(guān)鍵部位高溫、高壓、高滑速,徑向和軸向進動引起位移較大的工況下提出的一種新的密封結(jié)構(gòu)形式,本文的主要內(nèi)容是柱面氣膜密封結(jié)構(gòu)和性能的數(shù)值模擬研究。首先,介紹了氣膜密封的研究現(xiàn)狀和重要意義。實驗表明氣膜密封的泄漏量遠遠小于機械密封。雖然航空燃氣輪機關(guān)鍵部位的密封方式已經(jīng)由迷宮密封發(fā)展到刷式密封,但是目前還沒見到一處氣膜密封的成功應(yīng)用實例,氣膜密封還處于研究階段,它的成功應(yīng)用具有重大的經(jīng)濟價值和軍事價值。其次,介紹了柱面氣膜密封的基礎(chǔ)理論-流體動壓潤滑理論,以及其基本原理原理和結(jié)構(gòu)特點。針對柱面氣膜密封結(jié)構(gòu)的特殊性,為了建立柱面氣膜密封的數(shù)學(xué)模型,介紹了一種特殊的坐標(biāo)系-旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系,以及柱面氣膜密封的控制方程在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中建立的基本過程和化簡,并對控制方程進行了無量綱化,便于求解。再次,介紹了求解雷諾方程幾種常見方法,通過對比最終選擇了有限元法來求解雷諾方程,介紹了有限元法的基本過程,并進行了算例驗證,通過對比本文的計算值和參考文獻的計算值,驗證了本文程序的正確性。利用該程序分析了操作參數(shù)和密封面結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)對柱面氣膜密封性能的影響,并繪制了相關(guān)規(guī)律曲線,并分析了產(chǎn)生這種變化的原因。最后運用優(yōu)化設(shè)計理論,以獲得最大剛漏比為目標(biāo),建立了優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型,并利用該方法對算例進行優(yōu)化,通過對比可知優(yōu)化后的密封性能要優(yōu)于優(yōu)化前。
【關(guān)鍵詞】：柱面氣膜密封 穩(wěn)態(tài)性能 螺旋槽 優(yōu)化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB42
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 引言10
• 1.2 柱面氣膜密封研究背景和問題的提出10-13
• 1.3 航空燃氣渦輪機典型氣膜密封研究進展簡介13-19
• 1.3.1 迷宮密封14-15
• 1.3.2 刷式密封15-16
• 1.3.3 端面氣膜密封16
• 1.3.4 柱面氣膜密封16-19
• 1.4 柱面氣膜密封特點分析19-20
• 1.5 本文研究內(nèi)容20-22
• 第二章 柱面氣膜密封的基本理論和數(shù)學(xué)模型22-32
• 2.1 流體動、靜壓潤滑理論22-24
• 2.1.1 流體靜壓潤滑原理22
• 2.1.2 流體動壓潤滑理論22-23
• 2.1.3 流體動靜壓潤滑原理比較23
• 2.1.4 密封面的動壓效應(yīng)23-24
• 2.2 柱面氣膜密封結(jié)構(gòu)簡介24-26
• 2.2.1 柔性支撐系統(tǒng)25-26
• 2.3 氣膜密封工作原理簡介26-27
• 2.4 密封面幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)27
• 2.5 柱面氣膜密封控制方程27-31
• 2.5.1 柱面氣膜密封計算基本假設(shè)27-28
• 2.5.2 柱坐標(biāo)下柱面氣膜密封穩(wěn)態(tài)等溫雷諾方程的引入28-31
• 2.5.3 求解邊界條件31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 第三章 數(shù)學(xué)模型的數(shù)值求解32-44
• 3.1 流體計算力學(xué)概述32
• 3.2 常用解法介紹與比較32-34
• 3.2.1 壓力攝動法33
• 3.2.2 線性ph法33
• 3.2.3 有限差分法33-34
• 3.2.4 有限元法34
• 3.3 有限元法計算具體過程34-39
• 3.3.1 有限元法概述34-35
• 3.3.2 網(wǎng)格劃分35-36
• 3.3.3 差值函數(shù)的確定36
• 3.3.4 坐標(biāo)變換36-37
• 3.3.5 變分方程建立37
• 3.3.6 變分方程離散化37-39
• 3.4 氣膜壓力場數(shù)值計算算例驗證39-42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 第四章 柱面氣膜密封穩(wěn)態(tài)性能影響因素分析44-58
• 4.1 柱面氣膜密封穩(wěn)態(tài)特性基本參數(shù)44-45
• 4.1.1 氣膜反力44-45
• 4.1.2 氣膜剛度45
• 4.1.3 偏位角45
• 4.1.4 泄漏量45
• 4.2 參數(shù)對柱面氣膜密封性能的影響45-47
• 4.2.1 可壓縮數(shù)和密封間隙對柱面氣膜密封性能影響46-47
• 4.3 操作參數(shù)對柱面氣膜密封的影響47-50
• 4.3.1 轉(zhuǎn)速對柱面氣膜密封性能的影響47-48
• 4.3.2 邊界壓力對柱面氣膜密封性能的影響48-49
• 4.3.3 氣體粘度對柱面氣膜密封性能產(chǎn)生的影響49-50
• 4.4 槽型參數(shù)對柱面氣膜密封穩(wěn)態(tài)特性影響50-56
• 4.4.1 槽數(shù)Ng對柱面氣膜密封性能影響50-52
• 4.4.2 螺旋角β對柱面氣膜密封性能的影響52-53
• 4.4.3 槽長壩長比λ對柱面氣膜密封性能影響53-54
• 4.4.4 槽臺寬比γ對柱面氣膜密封的性能影響54-55
• 4.4.5 槽深Hg對柱面氣膜密封性能影響55-56
• 4.5 本章小結(jié)56-58
• 第五章 柱面氣膜密封槽型參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計58-64
• 5.1 優(yōu)化設(shè)計基本步驟58-59
• 5.2 本文優(yōu)化方法具體步驟如下59-62
• 5.3 優(yōu)化結(jié)果分析62
• 5.4 本章小結(jié)62-64
• 第六章 總結(jié)與展望64-66
• 6.1 結(jié)論64
• 6.2 展望64-66
• 致謝66-68
• 參考文獻68-72
• 附錄A (攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文)72

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 王之櫟;劉國西;郭艷麗;;反轉(zhuǎn)軸間氣膜密封動特性分析[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2010年05期

2 洪杰;王虹;馬艷紅;;氣膜密封阻尼結(jié)構(gòu)的氣膜穩(wěn)態(tài)特性分析[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2011年01期

3 馬綱;席平;沈心敏;胡廣陽;;柔性支承浮環(huán)柱面氣膜密封準(zhǔn)動態(tài)特性分析[J];航空動力學(xué)報;2010年05期

4 馬綱;栗秀花;沈心敏;胡廣陽;;柱面氣膜密封界面結(jié)構(gòu)與性能分析[J];航空動力學(xué)報;2011年11期

5 徐萬孚 ,劉雨川 ,劉云飛 ,沈心敏;不同端面幾何結(jié)構(gòu)氣膜密封的剛度與自振穩(wěn)定性[J];流體機械;2001年11期

6 孫見君,魏龍,顧伯勤;機械密封的發(fā)展歷程與研究動向[J];潤滑與密封;2004年04期

7 宋鵬云;;螺旋槽干氣密封端面氣膜壓力計算方法討論[J];潤滑與密封;2009年07期

8 陳志,李建明;干氣密封的流動數(shù)值模擬[J];四川大學(xué)學(xué)報(工程科學(xué)版);2005年03期

，

本文編號：885520