直通式迷宫密封的数值分析

对直通式迷宫密封的流场和泄漏量进行了分析。采用CFD方法，应用k-ε湍流模型，SIMPLE算法。计算了迷宫密封内的速度分布、压力分布及泄漏量。就旋转速度对低比压直通式迷宫密封泄漏量影响做了进一步的分析，对进一步理解迷宫密封的机理具有一定意义。     

迷宫密封三维流场动力学特性计算及研究

迷宫密封气动特性对转子动力学特性的作用明显。应用计算流体动力学技术建立迷宫密封模型,利用计算流体动力学软件Fluent中旋转流场计算方法,对迷宫密封流场进行数值计算,该方法可以将非稳定流场计算转变成稳定流场,从而降低密封流场的计算量。讨论流场参数对其动力学特性的影响。通过对流场计算结果分析发现,气流流速在跨音速时,迷宫密封气动力系数和泄漏量都有较大的变化。因此在工程设计和操作时,要考虑密封中气流流速对转子动力学特性的影响。     

迷宫密封中可压流体流场的数值模拟

应用Fluent软件计算迷宫密封间隙宽度和空腔深度以及直通式迷宫密封和错列式迷宫密封对迷宫密封流场和泄漏量的影响。计算结果与分析表明,间隙宽度对泄漏量的影响体现在通过改变空腔进出口面积来改变泄漏量。所以泄漏量随间隙宽度呈线性变化。在实际运用中,在保证安全的情况下尽量减小间隙宽度;在一定条件下,空腔深度越大,紊流程度下降,泄漏量越大;错列式迷宫密封的泄漏量要明显小于直通式迷宫密封。     

新型涡流槽密封泄漏特性与动力特性研究

提出一种密封入口周向均匀设置有涡流槽的新型密封结构,建立了传统迷宫密封与新型涡流槽密封泄漏特性及动力特性求解模型,在实验验证数值计算方法准确性的基础上,通过比较分析了传统迷宫密封与新型涡流槽密封在不同进出口压比、预旋比工况下的泄漏特性与动力特性,研究了新型涡流槽结构对密封泄漏特性及动力特性的影响机理。研究结果表明：随着涡流槽数量的增加,涡流槽密封的泄漏量逐渐降低;在同一压比下,不同涡流槽数新型密封的泄漏量之间差值随着压比的增大而增大。当压比为6时,64涡流槽的新型密封较传统迷宫密封,泄漏量下降了3.37%;在高预旋比的工况下,不同涡流槽数量密封的切向气流力均与转子涡动方向相反,起到抑制转子涡动的作用,且随着涡流槽数量的增加,切向气流力也随着增大;随着转子涡动频率的增大,三种不同涡流槽数量密封的交叉刚度先减小到负值然后增大到正值。涡流槽密封的有效阻尼均高于传统迷宫密封,新型涡流槽密封可以提高转子系统的稳定性。     

结构变形对高速齿轮箱直通式迷宫密封性能的影响分析

 为了分析高速列车齿轮箱转子旋转造成的离心变形和热膨胀变形对迷宫密封性能的影响,建立齿轮箱直通式迷宫密封计算模型,在研究离心变形和热膨胀变形造成密封系统转子结构变形的基础上,基于Euler-Euler两相流模型,给出结构变形与泄漏量的关系曲线。研究结果表明：转子旋转离心变形和热膨胀变形减小了迷宫密封间隙,热膨胀变形高于转子旋转离心变形一个量级;工程应用中,低转速小半径转子结构可以忽略离心变形,但需要考虑转子的热膨胀变形。     

空化对低温浮动环密封流场和密封特性的影响

为探究典型工况下单相和两相空化流动的流场及密封特性,对考虑过渡段的低温浮动环密封进行数值仿真,对比分析转子面、密封间隙轴向及周向的压力分布特点,并探究单相和两相流动条件下进口压力、进口温度、转子偏心率以及转子转速对泄漏量、进口损失系数、密封力和偏位角的影响.研究结果表明:同心状态下,单相流和两相流的流场均具有对称性;偏...     

含有凹槽结构迷宫密封泄漏性能的数值研究

针对不同结构迷宫密封泄漏特性的问题,通过采用CFD三维分析的方法,研究了直通式和含有矩形和圆形凹槽的迷宫密封在不同压比,间隙,转速下的三维流场和泄漏特性。研究结果表明:含有凹槽的结构能够显著的加快耗散气体动能,进而提高密封效率,降低迷宫密封泄漏量,其中圆形凹槽比矩形凹槽阻止泄漏量更优;随着间隙增大,迷宫密封泄漏均增大,泄漏量和泄漏增长率依次是圆形优于矩形优于直通式;随着进出口压比的增大,泄漏量增加明显,矩形与圆形凹槽增加趋势相近;随着转速的增大,气体在迷宫密封内的湍动能耗散增大,泄漏量有所降低,凹槽迷宫密封内的涡旋充分耗散,泄漏量降低更多,达到极值后趋于稳定。     

基于数值方法的疏齿密封流场分析和泄漏量影响因素

该研究采用CFD方法,对不同结构、不同形状的疏齿密封的流场和泄漏量的影响因素进行了研究。计算了疏齿密封内汽流的压力分布以及速度分布,分析了汽流在最后一个密封齿处达到临界速度的条件。分别讨论了疏齿密封入口压力,密封齿顶间隙,密封齿腔室长度,密封齿厚度以及密封齿形状对汽流流场和泄漏量的影响,并且指出交错齿迷宫密封和带有凸肩的密封具有较好的密封效果。论述了汽轮机组等旋转设备应如何选择密封参数。     

一种液压缸串联式组合密封及流场分析

针对液压缸传统的活塞密封,如接触密封、间隙密封存在的不足,将接触密封与间隙密封沿活塞轴向有机集成,提出一种新型串联式组合密封结构。建立该结构的数值分析模型,通过数值仿真获得流场压力分布、密封圈变形与内泄漏特性,以及结构参数对密封性能的影响规律。结果表明：在进出口压力相同的情况下,相比于接触密封,组合密封的内部结构中压力损失更大,密封圈受到的压力和冲击更小,有利于减少密封件变形;组合密封结构中端部的间隙密封对油液实施了阻滞,使中间的密封圈承受的油液冲击和压力变弱,因而密封圈变形更小;组合密封的多级密封结构能更好地屏蔽泄漏,提升密封性能;组合密封内泄漏受间隙密封长度、密封间隙和油液压力的影响,增大间隙密封长度、减小密封间隙和油液压力,可减少泄漏量。内泄漏物理实验进一步表明,该组合密封能有效减少内泄漏量,提高密封性能,且在密封圈出现损伤故障时,仍能在很大程度上抑制或减少内泄漏,提高密封效果与可靠性。     

进口预旋对高压迷宫密封流体激振转子动力特性的影响

采用基于转子多频椭圆涡动模型和动网格技术求解非定常Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程,研究进口预旋对高压环境下迷宫密封非定常流场和流体激振转子动力特性的影响。分析对比进口预旋比为0.2、0.5和0.7时迷宫密封腔室的旋流强度、周向压力和转子动力特性系数。研究结果表明:高压环境下迷宫密封在低预旋比0.2时具有正的、与频率无关的直接刚度系数;随进口预旋比增大,迷宫密封有效阻尼显著减小,穿越频率明显增大;当预旋比从0.5增加至0.7时,有效阻尼的穿越频率从39.1 Hz升高至55.4 Hz;进口预旋增加会使得密封腔室周向旋流强度增加和周向压力分布不均匀性显著增强,进而导致迷宫密封的直接刚度和交叉刚度Kxy增加,高频区(f30 Hz)下直接阻尼降低和有效阻尼明显降低。     

轴向迷宫密封性能的流固耦合分析

以往轴向迷宫密封设计时多借鉴旋转迷宫密封的研究成果,而对于轴向迷宫密封,其内部流体变化形式存在较大区别.为探讨轴向迷宫密封流场分布和泄漏特性,对某型号迷宫压缩机活塞气缸部位采用的齿形轴向迷宫密封结构进行研究.建立该轴向迷宫密封结构的三维模型,对迷宫密封泄漏特性进行流固耦合分析,分析迷宫密封流体域内压力分布、流场分布及结...     

基于FLUENT迷宫密封动力特性分析

利用CFD有限元软件Fluent计算迷宫密封三维流场,提出一种计算密封动力特性系数的方法,并研究了偏心率、入口预旋、涡动速度对转子密封动力特性的影响.计算结果表明:入口预旋是产生交叉刚度的主要原因,入口预旋越大交叉刚度越大;主刚度和交叉阻尼与偏心率的关系基本上是线性的,而交叉刚度和主阻尼随偏心率变化呈现明显的非线性.交叉刚度和主阻尼是影响密封转子系统稳定性的重要因素.     

轮毂轴承径向迷宫密封齿型角的数值研究

以轮毂轴承径向直通式迷宫密封结构为研究对象,应用流体力学仿真分析软件研究了不同齿型角的迷宫流场和不同压比下泄漏量随齿型角的变化规律。结果表明:当其他结构尺寸一定时,相同压比下,泄漏量随齿型角的增大先减小后增大,即存在最佳齿型角使得泄漏量最小;当压比增大时,最佳齿型角仍存在,但其值减小。     

径向直线槽干气密封端面流场数值模拟

对径向直线槽千气密封端面流场进行了数值模拟，重点对端面压力分布进行了分析。结果表明，在气体流入(出)的槽台交界处压力达到负(正)峰值，适当的端面结构能在端面间形成使两端面分离的开启力。从端面开启力大小和泄漏量来看，有密封坝结构性能较好。     

空腔参数对齿轮箱双边直通式迷宫密封性能的影响

针对影响高速列车齿轮箱轴向双边直通式迷宫密封性能的空腔参数如宽度与深度,利用FLUENT软件仿真计算迷宫密封的内部流场与泄漏量,分析迷宫密封矩形空腔的最佳深宽比,研究不同压比、节流间隙宽度对最佳深宽比的影响规律。研究结果表明:迷宫密封的泄漏量随着空腔宽度的增大而减小;双边直通式迷宫密封的矩形空腔最佳深宽比为0.3,最佳深宽比与压差和节流间隙宽度无关。当压差过大或者节流间隙宽度过小,最佳深宽比对提高密封性能的作用不明显。     

间隙密封旋转接头流场特性仿真分析

间隙密封旋转接头在高速旋转过程中,密封间隙大小容易受到外界干扰而变化,从而引起接头体和芯轴的磨损以及泄漏量加剧。通过采用CFD技术对内部环形间隙进行仿真,分析了均压槽分布在芯轴表面和接头体内壁面两种不同形式以及芯轴转速对泄漏量的影响,得出了间隙流场内流体压力、速度分布和泄油口的流量。结果显示:间隙流场的压力呈线性分布;均压槽两种不同分布形式对旋转接头的泄漏量无影响,均压槽分布在芯轴表面具有更好的抗磨损作用;旋转接头的泄漏量随着转速的提高而减小。     

蜂窝结构对篦齿-蜂窝密封封严性能的影响

为提高压气机级间气路封严密封性能,在传统六边形蜂窝的基础上,改变其结构得到方形蜂窝和圆形蜂窝,数值研究不同间隙、压比和转速下蜂窝结构对篦齿-蜂窝密封封严性能的影响。结果表明:间隙增加时,篦齿密封、六边形蜂窝密封、方形蜂窝密封、圆形蜂窝密封4种密封方式泄漏量均线性增加,但由于蜂窝破坏了流场透气效应,故篦齿-蜂窝密封泄漏量增速最慢,其中圆形蜂窝密封封严效果最好;压比增加时,4种密封方式泄漏量均增加,但篦齿及蜂窝腔室内形成漩涡亦随压比增加而愈发强烈,耗散更多能量,故泄漏量增速逐渐变缓;转子转速增加时,流体环向速度增加,4种密封方式泄漏量均减小,而蜂窝环向切割流体形成漩涡耗散能量,故篦齿-蜂窝密封减小幅度较大。在大间隙高压比高转速的工况下,篦齿-蜂窝衬套结构封严效果更好,其中篦齿-圆形蜂窝密封最具优势。     

凹槽迷宫密封封严特性的数值研究

采用计算流体动力学软件、RNG k-ε模型、Simple算法和结构化网格,研究不同间隙、压比、转速等工况下密封表面凹槽结构对凹槽迷宫密封三维流场和泄漏流动特性的影响。结果表明:凹槽迷宫密封的凹槽结构可以更加充分地耗散气体的动能,从而有效地阻滞气体流动,减小气体的泄漏;迷宫密封的泄漏量随间隙的增大而增大,但凹槽迷宫密封泄漏量和泄漏量增加率都小于普通迷宫密封;随着压比的增大,凹槽迷宫密封的泄漏量有所增加,但相比于普通迷宫密封,其泄漏量增加的趋势在逐渐减小;随着转速的增加,凹槽迷宫密封更容易在凹槽内形成气旋效应,从而使其封严性能显著提高。     

静子带矩形边界结构迷宫密封泄漏性能的数值研究*

在直通型迷宫密封的基础上对静子边界进行改进,设计矩形凹槽、前置矩形凸起、后置矩形凸起3种矩形结构迷宫密封结构,采用CFD三维分析的方法,研究各迷宫密封在不同压比、转速下的泄漏特性,并分析流场内部轴向压降、速度场、湍动能耗散率及流线等情况,探讨密封的流动机制。研究结果表明:压比对迷宫密封封严性能的影响很大,随着压比的增加,迷宫密封的泄漏量逐渐增大,而转速对迷宫密封封严性能的影响很小;矩形凸起结构具有更低的泄漏量,且其泄漏量随压比的变化更不敏感,能在更宽域的压比范围内稳定的工作,其中前置矩形凸起型结构具有最优的密封效果。在静子上设置矩形结构能破坏气体流动的边界,强化湍流效果,增加湍动能耗散,从而有效降低泄漏量。     

基于Fluent的高速动车组齿轮箱迷宫密封数值模拟

以设计的某高速动车组齿轮箱迷宫密封为研究对象,利用Fluent软件对迷宫密封内部流场进行数值模拟,得出了迷宫密封内部流场的压力、速度、速度矢量以及湍流分布云图,分析了齿轮箱迷宫密封的密封机理与过程。结果表明,流体流经密封间隙时是加速降压过程,但压力降低很少,流体流出密封间隙进入空腔时是等压增阻过程,进入空腔后,腔体中心的湍流度最大、压力最小,随着距腔体中心的距离增大,速度递增,压力也递增。分析了齿轮箱在3种典型工况中形成的不同压比下的迷宫密封内部流场分布特性,表明泄漏量随着进出口压比的增加而增加,且压比与泄漏量之间成非线性关系。仿真结果可作为齿轮箱迷宫密封设计的参考依据。