迷宮密封流場(chǎng)與轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)耦合研究.pdf

1、迷宮密封是一種非接觸式動(dòng)密封,它具有無(wú)固相摩擦、不需潤(rùn)滑、能耗少等特點(diǎn),在渦輪機(jī)械中廣泛應(yīng)用.但迷宮密封的使用往往會(huì)使高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械產(chǎn)生氣流激振問(wèn)題,出現(xiàn)振動(dòng)噪聲大、碰磨等問(wèn)題,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)拐麄€(gè)機(jī)組失效.因此通過(guò)迷宮密封腔內(nèi)流場(chǎng)和壓力場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算,分析探討迷宮密封失穩(wěn)機(jī)理及其各種影響因素,是很有意義的,也有著良好的工程應(yīng)用前景. 流體在迷宮密封內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程,遵循流體流動(dòng)的所有控制方程.本文以平滑型迷宮密封為研究對(duì)象,應(yīng)用Flue

2、nt軟件對(duì)迷宮密封腔內(nèi)可壓縮氣體流場(chǎng)進(jìn)行模擬和分析,并提出了一種迷宮密封流場(chǎng)與轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)流固準(zhǔn)耦合的分析方法.最后,應(yīng)用這種方法分析了由滑動(dòng)軸承支撐、帶迷宮密封的多圓盤(pán)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力特性.主要完成了以下工作: (1)建立了迷宮密封內(nèi)流場(chǎng)分析的有限元模型,討論了網(wǎng)格單元長(zhǎng)寬比對(duì)收斂性的影響;應(yīng)用Fluent軟件分別對(duì)不同壓比、密封齒頂間隙、進(jìn)氣預(yù)旋等因素的影響進(jìn)行了分析計(jì)算,并將計(jì)算得到的泄漏量與以往的理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析.

3、 (2)采用移動(dòng)坐標(biāo)系的方法研究了轉(zhuǎn)子擾動(dòng)速度對(duì)迷宮密封氣體力的影響情況,同時(shí)模擬了不同偏心率以及氣體進(jìn)氣預(yù)旋情況下轉(zhuǎn)子的受力情況.通過(guò)分析研究找到了轉(zhuǎn)子在任意位置、任意擾動(dòng)速度條件下氣體力大小的計(jì)算方法,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了流固之間的準(zhǔn)耦合計(jì)算.不同情況下流固耦合計(jì)算結(jié)果表明:預(yù)旋對(duì)系統(tǒng)的影響非常顯著,不加預(yù)旋情況下,系統(tǒng)是一個(gè)穩(wěn)定系統(tǒng),當(dāng)給進(jìn)氣一個(gè)切向7度預(yù)旋角度時(shí),系統(tǒng)的受力情況發(fā)生變化,整個(gè)系統(tǒng)作概周期運(yùn)動(dòng),穩(wěn)定性降低.