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基于摩擦热效应的刷式密封摩擦副匹配性实验研究
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作者 杨艺潇 孙丹 +3 位作者 兰可心 赵欢 冯毓钟 张杰一 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期636-645,690,共11页
刷丝与转子涂层相互作用产生的摩擦热效应直接影响刷式密封的密封性能和使用寿命。分析了刷式密封摩擦副之间的摩擦热效应理论,设计搭建了刷式密封摩擦副摩擦热效应实验装置,设计加工了6种不同结构参数与刷丝材料的刷式密封实验件和4种... 刷丝与转子涂层相互作用产生的摩擦热效应直接影响刷式密封的密封性能和使用寿命。分析了刷式密封摩擦副之间的摩擦热效应理论,设计搭建了刷式密封摩擦副摩擦热效应实验装置,设计加工了6种不同结构参数与刷丝材料的刷式密封实验件和4种不同涂层材料的摩擦转盘,实验研究了工况参数、结构参数以及不同摩擦副材料对刷式密封摩擦热效应的影响,通过对比分析刷式密封最高温度以及磨损前后摩擦副的磨损形貌及磨损量,获取了刷丝与转子涂层材料的匹配性关系。研究结果表明:刷式密封最高温度会随着摩擦时长的增加先迅速升高后趋于稳定,随着干涉量的增大而升高,干涉量由0.3 mm增大至0.4 mm,刷丝平均最高温升达39.96℃;最高温度随着刷丝束厚度的增加而升高,随着后挡板保护高度的增大而降低;当刷丝材料为钴基高温合金GH605时,最佳转子涂层材料为WC,当刷丝材料为镍基高温合金GH4169时,最佳转子涂层材料为ZrO_(2),此两种匹配材料能够在相同工况下产生较低的摩擦热量,且耐磨性能高于其他匹配材料。 展开更多
关键词 刷式密封 摩擦热效应 摩擦副 匹配性 干涉量
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刷式密封刷丝浮升效应流固耦合数值研究
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作者 孙基生 孙丹 +3 位作者 赵欢 慕伟 张杰一 温帅方 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期95-105,共11页
基于简化悬臂梁模型分析了刷式密封刷丝浮升效应理论,采用ALE(arbitrary Lagrange-Euler)流固耦合方法建立了刷式密封刷丝浮升效应三维瞬态数值求解模型,在验证了数值模型准确性基础上,研究了刷丝总体变形特性,量化分析了刷丝自由端轴... 基于简化悬臂梁模型分析了刷式密封刷丝浮升效应理论,采用ALE(arbitrary Lagrange-Euler)流固耦合方法建立了刷式密封刷丝浮升效应三维瞬态数值求解模型,在验证了数值模型准确性基础上,研究了刷丝总体变形特性,量化分析了刷丝自由端轴向、径向和总体变形量,研究了结构参数与工况参数对刷式密封刷丝浮升效应的影响规律,揭示了刷式密封刷丝浮升效应诱发机理。研究结果表明:刷式密封刷丝浮升效应是前排刷丝受非定常径向气流作用产生的刷丝扰动现象,刷丝浮升效应会使前排刷丝向来流方向发生较大变形,并使前排刷丝与转子面产生径向间隙,泄漏量增加。当进出口压比从2提高至4,刷丝自由端平均变形量增加了47%,将前挡板保护高度从1.5 mm提高至2.5 mm,刷丝自由端平均变形量增加了36%,均使刷丝浮升效应增强。刷式密封前挡板与刷丝束间隙提供的径向气流通道,进出口压差在前挡板与刷丝束间隙内产生的径向压力梯度是刷丝浮升效应的诱发条件,提高刷丝直径和降低前挡板与刷丝束间隙均可降低刷丝浮升效应。 展开更多
关键词 刷式密封 刷丝浮升效应 ALE(arbitrary Lagrange-Euler)方法 流固耦合 变形特性
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抑扰型刷式密封刷丝浮升效应流固耦合数值分析
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作者 孙基生 孙丹 +3 位作者 赵欢 慕伟 任国哲 徐文峰 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期121-130,共10页
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。... 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%。 展开更多
关键词 抑扰型刷式密封 刷丝浮升效应 arbitrary Lagrange-Eulerian方法 流固耦合 数值分析
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