基于滑移边界的干气密封的数值模拟

根据微小尺度流动的特性,引入滑移边界条件,对干气密封进行了数值模拟,得到了比非滑移边界条件和假设流体为层流时更为精确的压力场分布。结果表明,干气密封压力最高的位置处于坝区的迎风面,气体在螺旋槽内的压力由外径向内径逐渐升高,其中在螺旋沟槽和密封坝之间的过渡区存在较大的压力降;滑移边界条件下的模拟结果具有良好的周期性,各个周期的过渡性也更加平滑,与实际情况更加接近。

一种干气密封槽型的设计方法

提出了一种干气密封槽型的设计方法。采用“准二元流动理论”,选取微元流体,通过给出的转速、内外径或者槽坝比、沿槽边界的压力分布、入气角、槽厚等条件,应用动量矩定理和气体状态方程控制其流动过程,模拟槽的两侧端面的压力分布,得到流体流动的中心流线方程,通过中心流线的径向和周向速度先建立极坐标方程,应用Rom-berg方法进行数值计算,得到极坐标下角度和半径一一对应的关系,应用数值拟合的方法,得到五次多项式形式流线方程。此方程在工程上简单实用,有利于激光刻槽。