動(dòng)壓型指尖密封的設(shè)計(jì)與仿真分析.pdf

1、指尖密封是繼蓖齒密封和刷式密封之后出現(xiàn)的一種新型密封技術(shù)，主要應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流流路密封。最早提出的指尖密封屬于接觸式密封，指尖靴和轉(zhuǎn)子相接觸，指尖與轉(zhuǎn)子間的接觸磨損始終是接觸式指尖密封面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。為了解決這一問(wèn)題，后來(lái)在接觸式指尖密封的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上又提出非接觸式指尖密封。與接觸式密封相比，其最大特點(diǎn)在于指尖具有“自浮性”，即指尖靴部與轉(zhuǎn)子之間能保持一較小的具有承載能力的流體間隙，在指尖受到軸向和徑向作用后密封的整體性能不會(huì)受

2、到影響，因而在密封效果尤其是使用壽命方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 本文根據(jù)流體動(dòng)壓學(xué)原理，對(duì)指尖的靴部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于其靴部特殊的結(jié)構(gòu)，在靴部與轉(zhuǎn)軸間形成楔型氣膜，在轉(zhuǎn)子的高速轉(zhuǎn)動(dòng)下，產(chǎn)生動(dòng)壓，使指尖靴部浮起，與轉(zhuǎn)子保持一定的間隙，從而使轉(zhuǎn)子與密封片之間沒(méi)有摩擦。動(dòng)壓靴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成功與否主要通過(guò)動(dòng)壓靴能否“浮起”，氣體的泄漏量以及動(dòng)壓靴對(duì)轉(zhuǎn)軸跳動(dòng)的“跟浮”性能來(lái)衡量，所以需要分析設(shè)計(jì)的動(dòng)壓型指尖密封系統(tǒng)是否滿(mǎn)足上述性能。 動(dòng)壓

3、型指尖密封系統(tǒng)的分析是典型的流固耦合問(wèn)題。流固耦合力學(xué)的重要特征是兩相介質(zhì)之間的相互作用，固體在流體載荷作用下會(huì)產(chǎn)生變形或運(yùn)動(dòng)，而變形或運(yùn)動(dòng)又反過(guò)來(lái)影響流體，從而改變流體載荷的分布和大小。為此，本文利用有限元軟件ANSYS與CFD軟件CFX建立動(dòng)壓型指尖密封系統(tǒng)的數(shù)值模型，對(duì)動(dòng)壓型指尖密封系統(tǒng)進(jìn)行流固耦合仿真分析，獲得指尖密封系統(tǒng)在不同工況下的流場(chǎng)壓力特性，指尖變形量以及氣體泄漏量并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。分析結(jié)果表明流體具有很好的承載能力，能