高空台流量管新型篦齿密封特性分析及结构优化设计

作     者：艾延廷 张文亮 田金虎 侯鑫正 张兴源 孙丹 AI Yanting;ZHANG Wenliang;TIAN Jinhu;HOU Xinzheng;ZHANG Xingyuan;SUN Dan

作者机构：沈阳航空航天大学辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室辽宁沈阳110136 中国航发四川燃气涡轮研究院高空模拟技术国防重点实验室四川绵阳621000 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2024年第45卷第11期

页      面：204-214页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(52075346) 

主　　题：高空台 篦齿封严 有限元分析 泄漏特性 优化设计 

摘      要：针对高空台流量管与导流盆连接结构减小气体泄漏、避免出现反向进气压力过大导致结冰的设计要求,开展不同内径流量管新型篦齿密封特性及结构参数优化研究。建立了高空台新型流量管篦齿密封结构有限元模型,并开展了新型流量管篦齿密封结构泄漏特性实验研究。基于数值模拟与试验,研究了流量管内径对密封性能的影响规律。根据Box-Behnken响应面设计法,选取不同流量管内径下的密封间隙、控制口数量以及孔型出口数量为优化参数,进行新型篦齿密封结构参数优化设计研究。结果表明:仿真泄漏量与试验值相比最大误差不超过7%,证明了本文仿真模型的有效性;当结构内径由1 m增大到3 m,密封泄漏量由0.021 kg/s逐渐增加到0.162 kg/s,增幅高达671.4%;内径1 m,2 m和3 m篦齿密封结构经优化后,最大流速分别减小了16.1%,14.3%和9.7%,泄漏量分别降低50.74%,98.50%和97.52%。本文研究为高空台新型流量管篦齿密封结构优化设计提供了有效方法,也为流量管尺寸规范化设计提供了技术支撑。