基于流固耦合的混合刷式密封流场特性与密封性能分析

刷丝在密闭气流的同时,受到高压降流体的影响,易造成不可恢复性形变和结构损耗,使得间隙间的气体泄漏量增加,加剧发动机推力的损耗。本文采用流固耦合模型,基于刷式-迷宫密封结构建立了混合刷式密封模型,进行了密封流场的非定常数值模拟,探究不同进出口压差条件下密封结构泄漏流动和结构形变特性,并结合泄漏量数据分析了混合刷式密封结构的密封效果。研究结果表明:受进出口气压差的影响,混合刷式密封的刷丝最大位移量超过刷丝束间隙值,其中处于刷丝束轴向末端的刷丝固定端是最容易发生损耗的危险位置。同工况下,混合刷式密封比刷式密封结构泄漏量可减少约18%。刷丝束整体随着压降的增加,在具有更大径向吹下量的同时也伴随着更强的刷丝扰动,但混合刷式密封流场中存在的气流涡旋可以消耗一部分气体能量,减小气流的泄漏速度,对不同压差条件的影响具有一定的适应能力。