蜂窝密封减振机理的实验研究

为了研究峰窝密封减振机理 ,从流固耦合的角度 ,实验研究了透平机械中密封间隙气流脉动的动态特性。介绍了实验装置及数据采集分析系统 ,分析了密封气流激振的机理 ,为选取滤波器的截止频率和数据采集系统的采样频率提供了理论依据 ,讨论了气流动态压力测试中的管道传输特性 ,重点研究了蜂窝密封等 5组类型密封结构的实验结果。蜂窝密封、梳齿密封和光滑密封的对比实验表明 ,密封间隙气流压力脉动谱图为离散谱。光滑密封的谱图为单峰谱图且幅值最大 ,蜂窝密封为多峰谱图且幅值最低。蜂窝密封的内表面粗糙度很大 ,加剧了气体的扰动 ,导致了多峰谱图的产生 ,而多峰谱图意味着能量的耗散 ,达到了减少密封气流激振的目的。各种峰窝密封结构的对比试验表明 ,静子为峰窝密封而转子带有梳齿的密封结构 ,其减振效果最好。

刷式密封研究的进展

刷式密封是现代先进透平机械发展的关键技术之一 ,已经应用于航空发动机、工业燃气轮机和汽轮机等叶轮机械。刷式密封在转子瞬间大幅径向位移后可保持密封间隙不变。其泄漏量是梳齿密封的 1/ 5～ 1/ 10 ,使发动机耗油率降低约 2 % ,并能改善转子运行的稳定性。刷毛是直径一般为 0 .0 5～ 0 .0 7mm的细金属丝 ,其自由端与轴表面接触。基金项目 :国家重点基础研究发展规划基金资助项目(G19990 2 2 30 4)。SubsidizedbytheSpecialFundsformajorStateBasicResearchPro jectsofChina(G19990 2 2 30 4) .刷毛材料一般为钴基耐热合金Haynes2 5 ,轴表面喷涂一层硬质涂层 ,如陶瓷ZrO2 等。刷式密封可以承受的转子线速度已超过 3 0 5m/s,运行温度达 690℃。长期的性能实验探索出了刷式密封结构尺寸对密封性能影响的一般规律。随机分布有效厚度模型是一个半经验理论分析模型 ,较好地建立了刷式密封结构尺寸、工作环境参数与密封性能之间的关系 。

蜂窝密封的封严特性研究

对于蜂窝深度为3.0mm、蜂窝芯格尺寸(蜂窝六边形的对边距离)分别为3.2mm、1.6mm和0.8mm三种蜂窝密封,研究了在不同转速、压比下的封严特性。试验结果表明,三种蜂窝密封之中,芯格尺寸为1.6mm的蜂窝密封封严效果最好,说明蜂窝密封芯格尺寸的大小对其漏气量的影响并不呈线性规律。计算结果表明,蜂窝宽度与蜂窝深度比值适当时,能量耗散效果好,密封的漏气量较小。蜂窝宽度与蜂窝深度的比值偏大或偏小时,能量耗散效果差,密封的漏气量都较大。