具径向有序微造型的枞树型槽干气密封性能分析

为进一步提升双向旋转干气密封的密封性能,本文设计了一种在流体动压型槽槽底开设径向有序微造型的枞树型槽干气密封。基于气体润滑理论,建立三维润滑气膜模型,采用Fluent软件进行流体仿真,对不同结构和工况参数下有无微造型的流体型槽端面密封性能参数(开启力F_o和压漏比F_o/Q)进行对比分析。研究结果表明：径向有序微造型设计在低速时具有良好的开启性能提升作用,有助于改善启停阶段的端面磨损问题,在小槽深高转速时还可以较大幅提升F_o/Q;有序微造型的存在可以减小气流振荡,提高了运行的稳定性;微造型宽间比B_m/C_m=1时的密封性能最好;膜厚δ=2μm时,微造型深度e取1~1.3μm,可使激光开槽效率最高且兼具优良密封性能;微造型设计在进出口压差(?p)较大时能够更有效地提升F_o和F_o/Q;有序微造型的存在几乎不影响δ、h_g、N和?p对枞树型槽干气密封作用效果的总体规律。     

基于定向微纹理效应的梯形槽干气密封性能分析

为解决传统双向旋转型干气密封较单向旋转型开启性能下降、密封效果减弱的问题,基于气体微尺度流动原理,提出一种具有定向微纹理槽底的梯形槽干气密封结构;利用数值方法对比研究不同方向微纹理及无微纹理结构的性能,证实定向微纹理设计的可行性,并确定V形为纹理最佳方向;系统分析工况参数和几何参数对V形纹理干气密封性能的影响,获得各参数的影响规律及优势区间。研究结果表明:V形纹理的开启性能最好,然后依次为无纹理、周向纹理、径向纹理、梯形纹理,且转速越大,5种结构开启性能差异越显著;高转速时泵送效应较强,具有节流抑漏效果;微纹理密度对密封性能影响微小,深度达到1～2μm即可获得优异的密封性能;小膜厚时微纹理影响显著,对应最优槽深较小。研究结果为双向旋转型梯形槽干气密封性能的提升和槽区激光加工扫描方向的选取提供新的思路理论依据。