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中国电机工程学报 2022年第16期42卷 5979-5988页

作者：张万福杨兴辰王应飞顾承璟李春上海理工大学能源与动力工程学院上海市杨浦区200093

设计搭建密封动力特性实验识别装置,基于阻抗法对交错式迷宫密封动力特性系数开展实验识别,并与数值计算结果进行对比。结果表明:数值计算的结果整体上略小于实验识别的交错式密封动力特性系数,但随涡动频率变化趋势上具有良好吻合性,... 详细信息

设计搭建密封动力特性实验识别装置,基于阻抗法对交错式迷宫密封动力特性系数开展实验识别,并与数值计算结果进行对比。结果表明:数值计算的结果整体上略小于实验识别的交错式密封动力特性系数,但随涡动频率变化趋势上具有良好吻合性,应用阻抗法可有效识别密封动力特性。实验与数值计算所得交错式迷宫密封直接刚度系数恒为负值,存在静态不稳定问题;有效阻尼在低频时为负值,其绝对值同进口压力及转速正相关,中高频激励时转为正值,随涡动频率变化较为稳定。

关键词：交错式迷宫密封动力特性系数阻抗法计算流体力学有效阻尼

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交错式迷宫密封的泄漏特性与试验研究

交错式迷宫密封的泄漏特性与试验研究

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作者：孙振聪东北大学

学位级别：硕士

交错式迷宫密封因适应高转速,密封性能可靠,动静转子之间摩擦小甚至无摩擦等优点被广泛应用于航空航天,交通运输,矿山开采等领域。迷宫密封的工作原理复杂,可总结为四大效应分别为透气效应、摩阻效应、热力学效应以及流束收缩效应。作... 详细信息

交错式迷宫密封因适应高转速,密封性能可靠,动静转子之间摩擦小甚至无摩擦等优点被广泛应用于航空航天,交通运输,矿山开采等领域。迷宫密封的工作原理复杂,可总结为四大效应分别为透气效应、摩阻效应、热力学效应以及流束收缩效应。作为衡量密封性能的标准,泄漏量的计算尤为关键。现有关于迷宫密封泄漏量的计算方法多集中在内部介质是理想气体且只考虑单一效应,这样推导出来的计算方法不能准确的描述液体介质润滑油在迷宫密封中的泄漏量,且在齿轮箱中随着齿轮的转速不断提升齿轮箱中的油气压力分布不均匀,影响齿轮箱工作的稳定性。在入口总压的作用下,交错式迷宫密封以及转子在不同的转速下会发生不同程度的变形,也会影响其密封性能。针对交错式迷宫密封泄漏特性的研究,本文主要研究工作如下:(1)根据交错式迷宫密封装置的工作原理,综合考虑热力学效应以及摩阻效应,计算润滑油在交错式迷宫密封内的沿程阻力损失以及局部阻力损失并对润滑油在密封空腔中的热力学效应进行讨论,分析润滑油通过密封空腔时热力学系统的熵增与焓增,提出了一种新的基于液体介质下的泄漏量计算方法。(2)对润滑油在交错式迷宫密封装置内的流场进行了分析,设定入口边界条件为压力入口与温度入口,出口边界条件为压力出口。分别讨论润滑油在不同的入口总压、入口总温、密封间隙、空腔深度、空腔宽度、叶片倾角、叶片厚度以及主轴转速下的泄漏规律。(3)基于流固耦合分析对交错式迷宫密封在不同条件下的变形量进行分析讨论。对转子进行了模态分析,分别讨论了在有无预应力的作用下交错式迷宫密封装置的变形以及不同转速对变形量的影响。(4)根据流固耦合的仿真结果以泄漏量为响应值,利用不同的优化算法分别对交错式迷宫密封进行结构优化寻找最佳参数工艺组合。设计了交错式迷宫密封装置试验台,对交错式迷宫密封装置的泄漏量计算方法进行了验证,同时对不同影响因素下的交错式迷宫密封的泄漏规律进行了验证。

关键词：交错式迷宫密封泄漏量结构优化泄漏量模型泄漏量试验

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转子倾斜对交错式迷宫密封动静特性的影响

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航空学报 2020年第11期41卷 207-218页

作者：王应飞张万福潘渤李春上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 西安热工研究院有限公司西安710054

建立了交错式迷宫密封数值分析模型,并通过基于微元理论的密封动力特性系数理论识别方法研究了转子倾斜对密封动静特性的影响。结果表明:转子倾斜可降低交错式迷宫密封泄漏量,倾斜角为0.6°时泄漏量降低约2.5%,且进出口压比越大,效果越... 详细信息

建立了交错式迷宫密封数值分析模型,并通过基于微元理论的密封动力特性系数理论识别方法研究了转子倾斜对密封动静特性的影响。结果表明:转子倾斜可降低交错式迷宫密封泄漏量,倾斜角为0.6°时泄漏量降低约2.5%,且进出口压比越大,效果越显著;转子倾斜带来的交错式密封腔室几何形状与齿径向间隙变化使得腔室在周向存在压力分布不均,且随倾斜角增加而增大;密封各腔室对系统稳定性影响规律不同,与交错式迷宫密封腔室的几何特性有关,密封腔室进口靠近转子、出口远离转子的腔室局部出现逆转动方向的速度场,能提高密封系统稳定性,而密封腔室进口远离转子、出口靠近转子的腔室则降低系统稳定性;整个密封段的有效阻尼随倾斜角增大而增大,转子在密封段中心倾斜不会降低交错式迷宫系统的稳定性。

关键词：交错式迷宫密封计算流体力学动力特性泄漏特性转子倾斜

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