本文關(guān)鍵詞：液氧渦輪泵變腔室長度迷宮密封特性研究

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【摘要】：迷宮密封被廣泛應(yīng)用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)等透平渦輪機(jī)械當(dāng)中,其優(yōu)良性能已經(jīng)被證明在提高轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速方面能夠起到非常重要的作用。目前,對(duì)迷宮密封技術(shù)的研究,在建立泄漏計(jì)算模型和密封流體激勵(lì)力計(jì)算模型方面已經(jīng)取得了許多富有成效的技術(shù)成果。然而,現(xiàn)階段對(duì)迷宮密封的研究仍存在不足之處,例如泄漏計(jì)算模型和密封流體激勵(lì)力計(jì)算模型普遍存在通用性較差,只在某些特定條件下才適用或滿足精度要求,并且這些模型在一定程度上都做了許多簡化假設(shè),因而難以準(zhǔn)確描述密封流場結(jié)構(gòu)。隨著計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展和計(jì)算流體力學(xué)(CFD)的逐步發(fā)展,CFD密封流場模擬被廣泛應(yīng)用于迷宮密封特性研究領(lǐng)域�；贑FD密封流場模擬方法可以直接用于密封流場分析而不需要做過多的假設(shè)因而能夠更準(zhǔn)確地描述密封流場的流動(dòng)狀況,并且具有更好的計(jì)算精度。本文利用FLUENT軟件深入對(duì)迷宮密封流場進(jìn)行分析,研究迷宮密封的泄漏特性,基于動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)求解其動(dòng)力學(xué)系數(shù),并提出一種變腔室長度結(jié)構(gòu)迷宮密封的設(shè)計(jì)方向。本文首先建立迷宮密封三維流場模型,詳細(xì)分析了邊界條件的設(shè)置和網(wǎng)格的劃分。其次研究了迷宮密封的泄漏特性,從密封間隙、偏心率、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、入口壓強(qiáng)等方面對(duì)迷宮密封流場的速度分布、壓強(qiáng)分布、轉(zhuǎn)子受力情況及泄漏量的影響進(jìn)行了細(xì)致的分析,進(jìn)一步深入了解流體激勵(lì)力產(chǎn)生機(jī)理,為研究迷宮密封的動(dòng)力學(xué)特性奠定了基礎(chǔ)。接著研究了迷宮密封的動(dòng)力學(xué)特性,利用基于動(dòng)網(wǎng)格的瞬態(tài)計(jì)算方法獲得了偏心率、密封間隙、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和入口壓強(qiáng)對(duì)迷宮密封的動(dòng)力學(xué)特性的影響規(guī)律。最后,在此基礎(chǔ)上,通過對(duì)變密封腔長度結(jié)構(gòu)對(duì)迷宮密封的泄漏特性和動(dòng)力學(xué)特性的影響研究,提出了優(yōu)化迷宮密封的泄漏特性并改善其動(dòng)力學(xué)特性的變密封腔室長度結(jié)構(gòu)模型。
【關(guān)鍵詞】：液氧渦輪泵 迷宮密封 泄漏特性 動(dòng)力學(xué)特性 動(dòng)網(wǎng)格 變腔室長度
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH136
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 物理量名稱及符號(hào)表9-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義10-11
• 1.2 迷宮密封泄漏特性研究進(jìn)展11-16
• 1.3 迷宮密封動(dòng)力學(xué)特性研究進(jìn)展16-18
• 1.4 CFD方法在迷宮密封中的應(yīng)用進(jìn)展18-19
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容19-20
• 第2章 液氧渦輪泵迷宮密封建模及動(dòng)力系數(shù)計(jì)算方法20-34
• 2.1 引言20
• 2.2 數(shù)值計(jì)算方法20-23
• 2.2.1 k-ε 湍流模型21-22
• 2.2.2 壁面函數(shù)22-23
• 2.3 計(jì)算模型的建立23-28
• 2.3.1 二維模型結(jié)構(gòu)的建立及網(wǎng)格劃分24-26
• 2.3.2 三維模型結(jié)構(gòu)的建立及網(wǎng)格劃分26-28
• 2.4 迷宮密封動(dòng)力學(xué)系數(shù)計(jì)算方法28-33
• 2.4.1 密封動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型28-29
• 2.4.2 基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的穩(wěn)態(tài)計(jì)算方法29-30
• 2.4.3 基于動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)的瞬態(tài)計(jì)算方法30-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 液氧渦輪泵迷宮密封泄漏特性及轉(zhuǎn)子受力分析34-50
• 3.1 引言34
• 3.2 液氧迷宮密封基本流場分析34-37
• 3.2.1 流場壓強(qiáng)分布34-35
• 3.2.2 流場速度分布35-36
• 3.2.3 迷宮密封泄漏特性分析36-37
• 3.3 密封間隙對(duì)密封流場的影響37-40
• 3.3.1 密封間隙對(duì)速度分布的影響38-39
• 3.3.2 密封間隙對(duì)壓強(qiáng)分布的影響39-40
• 3.3.3 密封間隙對(duì)泄漏量的影響40
• 3.4 偏心率對(duì)密封流場的影響40-44
• 3.4.1 偏心率對(duì)速度分布的影響41-42
• 3.4.2 偏心率對(duì)壓強(qiáng)分布的影響42
• 3.4.3 偏心率對(duì)轉(zhuǎn)子的受力影響42-43
• 3.4.4 偏心率對(duì)泄漏量的影響43-44
• 3.5 轉(zhuǎn)速對(duì)密封流場的影響44-48
• 3.5.1 轉(zhuǎn)速對(duì)壓強(qiáng)分布的影響45-46
• 3.5.2 轉(zhuǎn)速對(duì)轉(zhuǎn)子的受力影響46-47
• 3.5.3 轉(zhuǎn)速對(duì)泄漏量的影響47-48
• 3.6 本章小結(jié)48-50
• 第4章 基于動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)的液氧渦輪泵迷宮密封動(dòng)力學(xué)特性分析50-66
• 4.1 引言50
• 4.2 有效剛度和有效阻尼50-51
• 4.3 偏心率對(duì)動(dòng)力學(xué)系數(shù)的影響51-55
• 4.3.1 偏心率對(duì)剛度的影響52-53
• 4.3.2 偏心率對(duì)阻尼的影響53-54
• 4.3.3 偏心率對(duì)有效剛度的影響54
• 4.3.4 偏心率對(duì)有效阻尼的影響54-55
• 4.4 間隙對(duì)動(dòng)力學(xué)系數(shù)的影響55-58
• 4.4.1 間隙對(duì)剛度的影響56
• 4.4.2 間隙對(duì)阻尼的影響56-57
• 4.4.3 間隙對(duì)有效剛度的影響57-58
• 4.4.4 間隙對(duì)有效阻尼的影響58
• 4.5 轉(zhuǎn)速對(duì)動(dòng)力學(xué)系數(shù)的影響58-61
• 4.5.1 轉(zhuǎn)速對(duì)剛度的影響59
• 4.5.2 轉(zhuǎn)速對(duì)阻尼的影響59-60
• 4.5.3 轉(zhuǎn)速對(duì)有效剛度的影響60-61
• 4.5.4 轉(zhuǎn)速對(duì)有效阻尼的影響61
• 4.6 入口壓強(qiáng)對(duì)動(dòng)力學(xué)系數(shù)的影響61-64
• 4.6.1 入口壓強(qiáng)對(duì)剛度的影響62
• 4.6.2 入口壓強(qiáng)對(duì)阻尼的影響62-63
• 4.6.3 入口壓強(qiáng)對(duì)有效剛度的影響63
• 4.6.4 入口壓強(qiáng)對(duì)有效阻尼的影響63-64
• 4.7 本章小結(jié)64-66
• 第5章 變腔室長度液氧迷宮密封特性研究66-81
• 5.1 引言66
• 5.2 密封齒數(shù)對(duì)液氧迷宮密封特性影響66-73
• 5.2.1 密封齒數(shù)對(duì)泄漏特性的影響66-70
• 5.2.2 密封齒數(shù)對(duì)動(dòng)力學(xué)特性影響70-73
• 5.3 變腔室長度密封泄漏特性分析73-75
• 5.3.1 變腔室長度密封模型73-74
• 5.3.2 泄漏特性74-75
• 5.4 變腔室長度密封動(dòng)力學(xué)特性分析75-79
• 5.4.1 剛度比較76-77
• 5.4.2 阻尼比較77-78
• 5.4.3 有效剛度比較78
• 5.4.4 有效阻尼比較78-79
• 5.5 本章小結(jié)79-81
• 結(jié)論81-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果88-90
• 致謝90

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本文編號(hào)：931871