發(fā)布時(shí)間：2020-05-07 18:35

【摘要】：刷式密封是一種帶有柔性的接觸式動(dòng)密封,具有泄漏低、磨損小、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),因其優(yōu)良的密封性能被廣泛運(yùn)用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)及壓縮機(jī)等葉輪機(jī)械中,刷式密封技術(shù)成為提高葉輪機(jī)械性能的必要途徑。隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境越來(lái)越苛刻,刷式密封的封嚴(yán)性能也受到了相當(dāng)大的考驗(yàn)。因此建立符合刷式密封實(shí)際構(gòu)造的數(shù)值模型,研究其內(nèi)部介質(zhì)流場(chǎng)特性對(duì)提高其密封性能有著重要的科研意義和工程價(jià)值。針對(duì)刷式密封結(jié)構(gòu)和工況特點(diǎn),建立基本符合刷式密封實(shí)際情況并加入一定簡(jiǎn)化的二維叉排管束模型和三維叉排管束模型,是求解刷式密封內(nèi)部介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)而研究密封機(jī)理的關(guān)鍵。建立了刷絲束截面的二維叉排管束模型,運(yùn)用Fluent軟件基于SIMPLE算法進(jìn)行求解。對(duì)比驗(yàn)證了仿真結(jié)果數(shù)據(jù)與BayleyLong實(shí)驗(yàn)測(cè)量的轉(zhuǎn)子表面壓力結(jié)果基本吻合,證明了計(jì)算模型的準(zhǔn)確性。依據(jù)網(wǎng)格獨(dú)立性判斷方法,以氣體流動(dòng)速度、壓力降和氣體質(zhì)量泄漏率的相對(duì)變化率為網(wǎng)格獨(dú)立性檢驗(yàn)的參考量,對(duì)該模型進(jìn)行了網(wǎng)格獨(dú)立性分析,得到了獨(dú)立于計(jì)算精度的網(wǎng)格數(shù),分析了各排距旋渦分離點(diǎn)的位置、上下游壓差、刷絲排距之間的關(guān)系,研究了上下游壓差、刷絲排距對(duì)刷式密封性能的影響。建立了刷絲束截面的三維叉排管束模型,結(jié)合Workbench和Fluent軟件進(jìn)行求解。數(shù)值模擬得到的數(shù)據(jù)與Mike等人通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得的轉(zhuǎn)子表面壓力基本吻合,證明了計(jì)算模型的準(zhǔn)確性。對(duì)比驗(yàn)證了刷式密封二維叉排管束模型與三維叉排管束模型仿真結(jié)果的可靠性,研究了上下游壓差、背板軸向間隙對(duì)密封性能的影響�；诘谌潞偷谒恼碌睦碚摲治龊头抡娼Y(jié)論,本文分別以刷式密封與其他類型密封有機(jī)組合、對(duì)刷式密封自身結(jié)構(gòu)的改良這兩個(gè)方面,提出了四種新型刷式密封結(jié)構(gòu)。第一種,迷宮密封-靴襯刷式密封兩者組合;第二種,非接觸指尖密封-靴襯刷式密封兩者組合;第三種,接觸間隙可調(diào)的組合刷式密封;第四種,等分圓周拼接式刷式密封。
【圖文】：

圖 1.1 密封技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用位置Fig.1.1 Application position of sealing in aero engine早期應(yīng)用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的氣路密封基本上采用迷宮密封。迷宮齒端部與轉(zhuǎn)子之間存有間隙。此外，安裝誤差、熱變形、動(dòng)力撓曲等因素會(huì)引起轉(zhuǎn)子徑向跳

研究了刷式密封流動(dòng)阻力系數(shù)（FlowResistance Coefficients，簡(jiǎn)稱FRC），并用馬赫數(shù)歸一化得到的速度矢量圖。參見圖1.2，簡(jiǎn)化多孔介質(zhì)模型符合刷式密封的工作場(chǎng)景，可以計(jì)算刷絲束內(nèi)部流動(dòng)狀態(tài)。圖 1.2 馬赫數(shù)歸一下的泄漏流動(dòng)速度矢量圖[42]Fig.1.2 Velocity vectors normalized with Mach number（2）叉排管束模型管束模型在工程中應(yīng)用廣泛，燃?xì)庹婵斟仩t換熱器、大型電站凝汽器以及海水淡化裝置都可看成是管束流動(dòng)系統(tǒng)。刷絲束由成千上萬(wàn)根刷絲交錯(cuò)組成，類似平面展開刷絲束，并通過掃面電鏡觀察刷絲束軸向截面，形似平面叉排管布置，計(jì)算刷絲束間隙中的介質(zhì)流動(dòng)可使用叉排管束模型，刷絲束內(nèi)部間隙流動(dòng)類似圓柱繞流，在流動(dòng)的過程中無(wú)可避免的伴隨著旋渦的產(chǎn)生與脫落。出現(xiàn)的漩渦阻塞了內(nèi)部間隙，，有助于流體自密封[43]。另外
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH136

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 江生科;王妍;孔祥林;王eT慈;李軍;;后夾板結(jié)構(gòu)對(duì)刷式密封泄漏特性和溫度分布的影響[J];動(dòng)力工程學(xué)報(bào);2015年09期

2 產(chǎn)文;宋鵬云;毛文元;焦鳳;;螺旋槽干氣密封端面氣膜溫度場(chǎng)的數(shù)值分析[J];排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào);2015年05期

3 張艾萍;張帥;沈忠良;張毅;;保護(hù)高度對(duì)刷式密封泄漏流動(dòng)影響的數(shù)值研究[J];化工機(jī)械;2015年01期

4 張艾萍;張帥;李相通;張南南;;低滯后刷式密封泄漏流動(dòng)數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J];潤(rùn)滑與密封;2015年02期

5 焦鳳;鄧先和;;矩形自支撐縮放管換熱器強(qiáng)化傳熱的結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J];化工學(xué)報(bào);2013年07期

6 遲佳棟;王之櫟;;前板結(jié)構(gòu)對(duì)低滯后刷式密封性能影響分析[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2012年08期

7 胡廣陽(yáng);;航空發(fā)動(dòng)機(jī)密封技術(shù)應(yīng)用研究[J];航空發(fā)動(dòng)機(jī);2012年03期

8 劉笑笑;任先京;章德銘;劉建明;;刷式密封轉(zhuǎn)子涂層材料研究[J];熱噴涂技術(shù);2011年04期

9 沈虹;鄭天慧;陳玉潔;;航空發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)技術(shù)的進(jìn)展[J];燃?xì)鉁u輪試驗(yàn)與研究;2011年04期

10 王之櫟;郭苗苗;李理科;;刷密封刷絲力學(xué)行為與密封性能[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2011年10期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 黃首清;刷式密封的介質(zhì)流動(dòng)及刷絲尖端接觸傳熱特性研究[D];清華大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 劉寧寧;基于流固耦合的刷式密封流場(chǎng)特性與力學(xué)特性研究[D];沈陽(yáng)航空航天大學(xué);2017年

2 蘇澤輝;柱面氣膜密封數(shù)值模擬與性能分析[D];昆明理工大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2653382