高参数贯通式袋型阻尼密封动力特性

采用计算流体力学方法建立贯通式袋型阻尼密封(FPDS)三维数值计算模型,基于多频椭圆涡动轨迹的密封动力特性求解方法研究了高进口压力、转速及预旋比对FPDS动力特性的影响。结果表明:保持进口压力为7 MPa不变,随压比的增加,有效阻尼增加,穿越频率逐渐减小;压比为7时,有效阻尼随进口压力增加而急剧增大,进口压力为7 MPa时有效阻尼约为进口压力为0.69 MPa的10.26倍,系统稳定性增强显著。当转子转速为25000 r/min时,较转速为5000 r/min,穿越频率可增加约62.2 Hz,有效阻尼约降低28.5%,交叉刚度增长约6.94倍,高转速严重影响系统稳定,但转速增大有利于在腔室内形成旋涡,降低密封泄漏。当预旋比为0时,系统最稳定,当增加到预旋比为0.8,交叉刚度约增长4.84倍,穿越频率约增加24.9 Hz,有效阻尼下降,导致系统稳定性降低。

贯通式袋型阻尼密封动力特性影响因素研究

采用计算流体力学(computational fluid dynamic,CFD)方法建立了贯通式袋型阻尼密封(fully partitioned pocket damper seal,FPDS)三维数值模型,并研究密封齿数Nb、密封齿厚度b及主/副腔室长度比λ对密封动力与泄漏特性的影响。结果表明:FPDS有效阻尼Ceff与直接刚度K的频率依赖性较高,直接阻尼C与交叉刚度k的频率依赖性较低且随着涡动频率的增加而降低;有效阻尼Ceff随齿数、密封齿厚度的增加而增大,而主/副腔室长度比对Ceff影响相对较小,在研究工况范围内,Nb=12时Ceff最高,较原始模型平均提高约12.69%,密封齿厚度b=5.048 mm时有效阻尼Ceff为原始模型的111%~138%,当主/副腔室长度比λ=5.1时有效阻尼Ceff仅为原始模型95%~105%;FPDS泄漏量随密封齿数减小而急剧增加,且主/副腔室长度比λ存在最佳值(λ=1)使密封泄漏性能最优,而密封齿厚度对密封泄漏量影响较小。