抑扰型刷式密封刷丝浮升效应流固耦合数值分析

提出抑扰型刷式密封结构,基于arbitrary Lagrange-Eulerian(ALE)流固耦合方法建立抑扰型刷式密封刷丝浮升效应三维瞬态求解模型,研究不同抑扰孔结构刷式密封泄漏特性和速度特性,以及抑扰孔结构参数对刷式密封刷丝浮升效应的影响规律。研究结果表明:在传统刷式密封前挡板设置抑扰孔可改变前排刷丝受力状态,前排刷丝受到与扰动方向相反的力矩,有效抑制刷丝浮升效应产生,显著提升传统刷式密封封严性能。相较于易产生刷丝浮升效应的传统刷式密封,降低抑扰孔高度、增加抑扰孔直径和排数,均可有效降低刷式密封泄漏量,其中增加抑扰孔排数至3排可降低30.2%泄漏量。设置抑扰孔结构可抑制刷丝浮升效应引起的前排刷丝形变,相比于传统刷式密封,抑扰孔高度设置为3.75 mm、抑扰孔直径设置为1.5 mm与抑扰孔排数设置为3排,分别使刷丝自由端平均变形量减少53.2%、34.8%和54.0%。