袋型阻尼密封动力特性分析及对转子稳定性的影响

密封动力特性对透平机械转子系统稳定性影响较大。文中应用非定常动网格技术建立了考虑转子涡动的袋型阻尼密封动力特性求解模型,在验证求解模型准确性的基础上,比较分析了转子涡动频率、涡动振幅对传统迷宫密封和袋型阻尼密封动力特性的影响,基于密封气动功方法定量分析了袋型阻尼密封的抑振机理。研究结果表明：与传统迷宫密封相比,袋型阻尼密封的周向隔板降低了密封腔内气流的周向速度,其泄漏特性与传统迷宫密封相当;在所研究的工况下,袋型阻尼密封指向转子涡动中心的径向气流力以及与转子涡动速度方向相反的切向气流力均大于传统迷宫密封,有效地降低了转子涡动振幅和涡动速度;与传统迷宫密封相比,转子涡动频率和涡动振幅越大,袋型阻尼密封气动功的绝对值越大,抑振效果越好。

负错位密封流动特性研究

随着旋转机械工作介质向高参数方向发展,密封气流激振力成为影响旋转机械转子稳定性的重要因素之一。介质参数提高后,由密封流体动压产生的气体轴承效应增强,密封气流激振力增大。借鉴错位轴承理论,提出一种负错位密封结构,可降低流体动压效应,抑制密封气流激振力。应用CFD技术建立负错位密封与传统圆形密封流场特性求解模型,分析比较2种密封形式周向压力分布特性的差异,研究错位率、转速、偏心、压比等因素对2种密封形式气流力的影响规律。研究结果表明,负错位密封与传统圆形密封泄漏特性相当;与传统圆形密封相比,负错位密封周向压力差小,气流激振力小,负错位密封稳定性好。

基于主动喷射控制的反旋流密封静力与动力特性研究

反旋流喷射时间与喷射位置对密封静力与动力特性有较大影响,建立反旋流密封主动喷射控制数值模型,研究压比、预旋比对密封静力与动力特性的影响,分析反旋流主动喷射控制时压力与流速分布,从气流力做功角度揭示反旋流密封抑振机理。结果表明:增大转子涡动角可降低反旋流密封下游密封腔周向压差,提高转子稳定性;反旋流近转子轴心径向喷射对密封有效刚度影响较大,反旋流于转子涡动上游切向喷射可降低交叉刚度、提高有效阻尼,且压比越高、预旋比越大,反旋流对密封稳定性优化效果越显著,但会导致泄漏量增加。最高参数下,反旋流近转子轴心喷射比远转子轴心喷射耗散密封系统的能量高4.61%,切向喷射时于转子涡动上游喷射比位于涡动下游喷射耗散能量高3.30%,转子涡动角相同时,反旋流切向喷射较径向喷射能量耗散更显著。