仿树形槽干气密封流固耦合分析

传统螺旋槽干气密封只可正向旋转产生动压效应,反向旋转时产生的动压效应极小,为消除这一弊端,提出一种仿树形槽,以增强干气密封性能和稳定性。对仿树形结构干气密封进行研究,建立仿树形槽和螺旋槽两种模型,在ANSYS软件中对密封端面流场进行数值模拟,结果表明:仿树形槽的密封性能优于传统螺旋槽。考虑流场和密封端面的共同影响,对干气密封开展流固耦合的模型分析,通过改变外界工况参数,探究动环的变形量和最大应力值的变化情况,结果表明:随着转速和入口压力的增大,两种槽型的最大变形量和最大应力值均增大,且仿树形槽的最大变形量和最大应力值始终大于传统螺旋槽。

仿树形槽干气密封稳态性能分析

针对经典螺旋槽干气密封在反向旋转时动压效果较差,易遭受磨损、失稳等问题,提出一种新型双向旋转式仿树形槽。首先应用SolidWorks软件建立气膜三维模型,然后应用ICEM软件进行网格划分,最后在Fluent软件里对流场进行仿真模拟,将不同膜厚、槽深、转速等参数下开启力、泄漏率的计算结果与螺旋槽进行对比。结果表明:仿树形槽相较螺旋槽可产生明显的动压效应,且开启力较大,但其泄漏率较高,其中仿树形槽膜厚取2μm,槽深取5~7μm时,密封性能较好;膜厚和槽深对密封性能有较大的影响,干气密封开启力随膜厚增大而减小,随槽深的增大而增大;压力和转速增大2种槽型开启力都随之增大,但相比螺旋槽,仿树形槽密封性能受转速影响更小,且具有更好的开启效果。仿树形槽在实现双向旋转的同时也具有较好的密封性能,为双向旋转式干气密封槽型的设计提供一定的参考。