光滑环形液体密封流态演变规律及静态稳定性研究

光滑环形密封静态刚度系数直接影响转子系统稳定性。为探究影响光滑环形液体密封的静态失稳机制及影响因素,应用计算流体力学方法建立光滑环形液体密封模型,研究密封在不同流动状态(层流、过渡流和湍流)、偏心率、进出口压力和转速下流动特性。结果表明:黏性效应是导致层流到过渡流状态下直接静态刚度先减后增主要原因;在过渡流和湍流中,黏性和惯性效应会使高偏心率下密封产生的气流力和刚度系数均为负值;随雷诺数增加,密封静态稳定性降低。

光滑及沟槽密封的转子动力学分析及计算

参考文献［１］，将Ｈｉｒｓ紊流整体流动理论进行扩展，在Ｃｈｉｌｄｓ环形密封有限长解的基础上，引入平均槽深，并研制出计算程序，对光滑密封和沟槽密封动特性系数及泄漏流量进行了分析计算，对沟槽密封的复数常微分方程组进行求解。

光滑环形密封阻塞流动特性研究

光滑环形密封静态气流力及刚度系数直接影响转子系统稳定性。采用计算流体力学方法建立了光滑环形密封全三维数值分析模型,计算密封在阻塞/非阻塞、不同偏心及长径比情况下流动特性,分析导致光滑环形密封静态不稳定的形成机理及影响因素。结果表明:在高偏心状态下小间隙流体周向速度梯度变化引起的黏性效应增强是非阻塞状态下实验密封(L/D (28) 1)产生负静态刚度系数的主要原因。阻塞状态下,占主导作用的黏性效应与惯性效应使得密封即使处于低偏心状态也会产生负的密封气流力及静态刚度系数。随长径比增加,密封静态刚度系数变为负值,导致密封出现静态不稳定现象。

光滑环形气体密封动态特性研究

光滑环形气体密封动态特性对透平机械转子系统稳定性有直接影响。建立三维数值分析模型,应用基于微元理论的密封动力特性系数识别方法计算光滑环形气体密封在2种出口状态(非阻塞/阻塞)、5种偏心率(ε=10%,30%,50%,70%,80%)以及3种长径比(L/D=0.5,1.0,1.5)工况下密封动态流动特性。结果表明:在不同出口状态下(L/D=1.0),密封直接刚度系数均随偏心率及涡动频率的增加而减小,交叉刚度系数绝对值与直接阻尼系数随偏心增加而增大。密封在高偏心情况下,必须考虑偏心率对密封特性系数的影响,不能简化为传统四个动力特性系数。不同涡动频率下,有效阻尼系数随偏心率、长径比增大表现相反的变化趋势,低频涡动、高偏心、长径比越大的转子系统更容易失稳。