迷宮密封流場及氣流誘發(fā)振動研究.pdf

1、迷宮密封被廣泛應用于旋轉機械中，迷宮密封具有壽命長，結構相對簡單，易于維護等優(yōu)點，同時也存在著一定問題，如泄漏量偏大，降低了機組效率，在特定條件下還會引起轉子振動，從而影響機組的穩(wěn)定性。本文研究了密封齒幾何參數(shù)和密封腔結構對泄漏量的影響規(guī)律，提出改進方案，之后分析了各參數(shù)對密封轉子系統(tǒng)的動力特性系數(shù)的影響。 本文以CFD軟件FLUENT為主要計算工具，通過模擬擴突流、單腔密封、三齒兩腔室密封，計算結果和流場與實驗數(shù)據(jù)基本吻合，證

2、明數(shù)值計算是可靠的。在此基礎上，計算分析了流量系數(shù)隨齒高，齒距，齒厚，齒隙和齒型的變化規(guī)律，研究表明流量系數(shù)隨齒隙增加而線性增加，隨齒間距增加而減小，齒厚趨向于零時流量系數(shù)減小，尖齒比平齒密封效果更好。并以數(shù)值計算結果為指導，多次改進，最終設計出密封效果更好的密封腔結構。之后模擬了三維偏心轉子密封的流場，分析偏心、轉速和預旋對流場速度和壓力分布的影響規(guī)律。 由于密封結構的特殊性，轉子密封系統(tǒng)的動力特性系數(shù)很難直接測量，目前常用的

3、方法是采用Chlids提出的雙控制體模型，但該方法僅適用于直通式迷宮密封，對其他齒型如斜齒，交錯齒是否可行還有待進一步確認。而采用計算流體力學方法則沒有這樣的限制，并可得到密封內流場的微觀結構，本文參考了J.Jeffery Moore和Y.Hsu的方案，假設轉子渦動為圓周運動，采用旋轉坐標系來模擬轉子的渦動，分析了轉速、壓比和預旋對轉子動力特性系數(shù)的影響，計算表明反向預旋可較大幅度的提高轉子的穩(wěn)定性。 最后，討論了迷宮密封發(fā)展的