迷宫密封齿型对密封流场与泄漏量的影响

应用Fluent软件计算迷宫密封斜齿角度和三角齿型对迷宫密封流场和泄漏量的影响.计算结果与分析表明,迷宫密封齿型对密封不可压缩流体流场和泄漏量有一定的影响,随着密封齿倾斜角度α由小增大,泄漏量由大到小再增大,当α向着来流方向倾斜50°时,泄漏量最小;随着三角齿根角度β的增加,泄漏量由大到小再增加,当β为105°时,泄漏量最小.

迷宫密封齿角对动力特性系数的影响

由两控制体方法建立密封齿角变化时气流激振基本方程式,用摄动法得到密封齿角变化时的动力特性系数。结果表明:必须考虑密封齿角对转子动力特性系数的影响,角度越大,影响越大,尤其是负预旋时更加明显。本研究对于进一步理论研究以及实际密封结构设计有重要的指导意义。

燃机U形密封齿国产化工装开发

燃机U形密封齿是结构复杂的薄壁工件,弯制过程中很难成形,本文对加工成形过程的工装进行研究,经过多次试验顺利加工出成品。

汽轮机静子部件弹性密封齿车削刀具设计技术

分析了静子部件弹性密封齿的结构特点,提出了其车削刀具的设计要点,并在此基础上,通过三维技术完成该刀具的结构优化和定型,并进一步通过生产实践确定合理的切削参数。

密封齿对侧开槽对迷宫密封泄漏特性的影响

为了降低迷宫密封的泄漏量,提出一种在直通型迷宫密封的密封齿前端和后端设立凹槽的密封结构,基于CFD方法,建立迷宫密封数值仿真模型。通过与已有试验数据的对比,验证模型的正确性。探讨不同湍流模型的适用范围,并对比光滑表面、前置凹槽、后置凹槽3种结构在泄漏量、轴向压降及流场速度分布的差异性。结果表明:SST湍流模型更加适用于迷宫密封这种窄间隙的近壁面流动;前置凹槽结构降低泄漏量的效果较差,只有在高压力差下才能降低泄漏量;后置凹槽结构能改变迷宫密封腔内漩涡方向及状态,进而降低迷宫密封透气效应,加剧密封的能量耗散的同时降低泄漏量。因此,后置凹槽的迷宫密封结构具有较好的工程应用前景。

螺杆压缩机内密封齿间隙泄漏量的数值仿真

通过CFD方法计算气体在三维齿顶间隙模型中的泄漏量,分析了气体在模型中的压力与速度分布,并研究了压差、密封齿的长度和高度对泄漏量的影响,并对现有的密封齿进行改进,仿真计算结果表明改进后的密封齿可以有效减少气体的泄漏量。

蒸汽密封齿的切削加工

AFK和AFKK汽轮机的轴端蒸汽密封,是一种密封齿径向布置的迷宫式密封(图1a),由整体的动环和静环各四片组成.在动静环的端面上,均匀排列着12条同心圆环形密封齿.节距1.2mm,齿高2mm,齿顶厚0.1mm.组合后,动静环上的槽齿相重0.5mm(图lb).密封安装后,动环定位于转子轴,静环则通过安装座与机体固联.由于密封的工作介质是400℃的高温蒸汽,工作压力为3MPa,转子的转速高达12000r/min,所以密封零件的工作表面和定位表面精度很高,公差等级均在6级以上,表面精糙度Ra0.8,材质为耐热合金钢.

刷衬-篦齿密封泄漏流动特性数值模拟研究

为进一步提高空气涡轮火箭发动机(Air-Turbo Rocket Engine,ATR)在高封严压差下的密封性能,同时避免接触式刷式密封摩擦升热问题,建立了刷衬-篦齿密封结构和数值模型,在已有刷束泄漏流动实验数据验证模型准确性的基础上,计算了刷衬-篦齿密封不同结构参数下的流场、压力分布和泄漏流量,分析了刷衬-篦齿密封各主要结构参数对密封性能的影响,结合参数与泄漏流量之间的关系,改进了刷衬-篦齿密封的结构。结果表明,刷衬-篦齿密封泄漏的主要来源为篦齿与刷束之间间隙的“透气效应”,减小篦齿与刷衬之间的间隙、刷丝直径、刷丝自由高度可不同程度地减小泄漏率;而减少齿数、刷束厚度、齿顶宽度、篦齿间距、刷束密度等参数则导致泄漏的增加,其中篦齿与刷衬之间零间隙泄漏率约为间隙0.3 mm时的23%;改进后的刷衬-篦齿密封泄漏率较原刷衬-篦齿密封低8.9%,密封性能得到进一步改善。

偏心工况下梳齿、蜂窝与蜂窝-梳齿密封的泄漏特性

针对化工行业中透平机械运行过程中梳齿及蜂窝密封存在的偏心问题,本文搭建了高速旋转密封试验装置,通过试验真实还原化工行业高速旋转机械不同密封径向偏心和角向偏心工况,开展了不同径向与角向偏心状态下的不同结构密封的泄漏特性试验研究,揭示了偏心下梳齿密封、蜂窝密封及蜂窝-梳齿组合密封的封严机理,为化工透平机械的梳齿密封与蜂窝密封的设计与优化提供理论支撑。本文主要对比了梳齿密封、蜂窝密封及蜂窝-梳齿组合密封在径向偏心与角向偏心工况下的泄漏特性。主要结果表明:蜂窝-梳齿结构在所有测试条件下泄漏率最大,但其对偏心的敏感程度最低,受偏心的影响程度最小;蜂窝-光轴结构在所有测试条件下泄漏率最小,可以有效阻碍气体流动;梳齿-光轴结构在所有测试条件下对偏心的敏感程度最高,受偏心的影响程度最大,体现出显著的不稳定性。

梳齿密封直接刚度系数实验识别

设计并搭建梳齿密封直接刚度系数识别实验装置,研究了不同转速下激振频率和进口压力对密封直接刚度系数的影响,并与DyRoBeS中的Bulk Flow模型理论计算结果进行对比。结果表明:在任意工况下,所测的梳齿密封直接刚度系数均为负值,易出现转子不稳定现象;直接刚度系数随着转速、进口压力和激振频率增大而减小,转速对直接刚度系数的影响较小,且直接刚度系数与高频激振频率相关性较强;DyRoBeS理论计算与实验结果吻合较好。

基于反旋流的密封气流激振抑制方法及结构参数设计

梳齿密封因其结构简单、方便维修及使用寿命长等特点被广泛应用于各类透平机械,反旋流装置可通过影响密封腔室内周向流动,减弱螺旋形效应引起的气流激振问题,提高密封系统稳定性。建立反旋流梳齿密封三维数值模型,计算分析不同结构参数下反旋流喷嘴对密封动力学特性影响。结果表明:反旋流喷嘴倾斜角度越小,系统阻尼越大、稳定性越高,当倾斜角度为30°时,有效阻尼为垂直角度入射时的4倍;反旋流喷嘴形状对密封动力特性及流动特性影响较小,2种喷嘴孔型交叉刚度均为负值且低频下二者交叉刚度差值约为5 k N/m、高频下约为1~2 k N/m;喷嘴数目越多,越能够抑制转子周向流动,利于系统稳定。

衬套结构对篦齿密封封严性能的影响

为提高压气机级间篦齿密封封严性能,设计矩形开槽、梯形开槽、矩形挡环和梯形挡环4种衬套结构,数值研究不同压比和间隙下衬套结构对篦齿密封泄漏特性的影响,并与光滑衬套进行对比。结果表明:随压比增加,流体加速,密封泄漏量均增大,然而设置挡环衬套可直接阻碍壁面射流,其中梯形挡环可以引导射流回冲,加剧齿腔中湍流混乱程度,故泄漏量增速逐渐变缓;间隙相同时,挡环衬套密封效果最好,开槽衬套仅在最佳间隙值时才凸显其封严优势,而挡环衬套随间隙增加封严优势逐步放大。因此,高压比大间隙工况下,挡环衬套封严性能更好,其中梯形挡环更具优势。

燃机U形密封齿国产化工装开发及应用

燃机U形密封齿由于壁薄，结构复杂，弯制过程中很难成形，一直都是从国外进口此零件。本文对加工成形过程的工装进行了研究，并经过多次试验顺利加工出了成品，满足了工厂实际需要。

齿型对双侧迷宫密封性能的影响

采用CFD方法对不同齿型双侧迷宫密封结构的二维和局部三维模型内部流场进行数值模拟,研究齿型对往复式迷宫压缩机密封性能的影响。结果表明:当密封间隙和齿高一定时,齿型变化对双侧迷宫密封泄漏特性的影响较大,其中圆形齿密封效果最好,其次是梯形齿、三角圆弧齿、矩形齿;二维与三维流场数值模拟出的泄漏量变化趋势一致,但三维流场数值模型的计算结果更接近经验公式的计算结果。

直通式篦齿密封性能的数值模拟与试验研究

利用FLUENT软件对过热蒸汽分级机转轴的篦齿密封的内部流场进行数值模拟,对影响其性能的部分因素进行分析。结果表明,篦齿密封两端压差对泄漏量的影响非常明显,压差越大,泄漏量越大;篦齿密封的泄漏量随着节流间隙宽度增大而增大,但两者是非线性的关系;在齿形角不变的情况下,篦齿空腔深度小于2 mm时对密封泄漏量的影响很大,而空腔深度大于2 mm时对密封泄漏量的影响很小;转轴转速对泄漏量基本没有影响。通过试验验证了数值模拟方法计算篦齿密封泄漏量的可行性。

用双控制体模型计算直通式篦齿密封的动特性系数

用双控体模型计算直通式篦齿密封动特性系数,介绍单控体模型。通过理论计算与试验结果的对比,说明采用的双控体模型方法是可行的;分析了密封间隙、转速等对密封动特性系数的影响;用实例比较单控体模型和双控体模型的结果,得出一些有意义的结论。

航空发动机中直通式篦齿密封腔内流动和换热的实验研究

作者自行设计了大尺寸吸气式篦齿换热风洞实验台并通过它对篦齿腔中的内部流场进行了详细的研究 ,得出了篦齿腔中速度场和压力场及流场内部旋涡分布规律。同时测量了在不同雷诺数、齿顶厚和齿隙比工况下 ,篦齿腔内二维流动状况及旋涡分布 ,分析得出不同雷诺数和齿隙比对篦齿腔内部流场的影响。并且测量了篦齿顶板表面的温度和换热系数的分布 。

梳齿密封流动参数传递分析模型

针对梳齿密封流动参数随齿数增多计算量非线性增大的问题,提出流动参数传递分析模型。以单个齿或腔为分析的基本单元,由计算或试验数据得出参考点,用径向基神经网络建立单元前后断面的传递关系。按连续性条件沿流动方向将所有单元串联,从入口递推至出口,施加出口边界条件对各断面上流动参数迭代求解。以某梳齿密封为例,在双控制体模型数据基础上建立单元映射关系,进而组成传递模型,求解各腔内流动参数。结果表明新模型用较少的配置点就能精确得出各腔内流动参数,迭代方法收敛。该模型中一个单元的分析模型适用于同类单元,不需重复建模,可有效减少计算量。单元模型参考点可选用多种数据,易于扩展。

两类常用篦齿密封和临界特性的分析与比较

对于根据大量实验数据提出的计算两类篦齿流量系数的经验公式相对于理论公式所做的各种修正进行了讨论。对它们的密封特性作了深入的分析和比较，指出了各自的特点和适用条件。探讨了篦齿的临界特性，提出了新的能够准确计算两类篦齿临界压比的经验公式。

离心压缩机梳齿密封气流激振的数值模拟

把研究物体在流场中振动时的受力和运动特性的非线性振子模型,推广到转子密封系统非线性动力学问题的研究中,突出了小间隙中非定常流对转子运动的影响。对某离心压缩机转子密封系统气流激振的数值模拟及其与实际运行数据的对比,证实了本文方法的有效性,为在工程设计和操作中预防和避免气流激振的发生。