密封间隙对迷宫密封性能影响的三维数值分析

目前迷宫密封机制的数值模拟主要采用二维模型.为更准确地模拟迷宫密封的性能,在考虑周向湍流的情况下,建立迷宫密封的三维模型;采用GAMBIT对迷宫间隙进行非结构化网格划分,模拟密封间隙对迷宫密封性能的影响,并与二维截面模型模拟结果进行对比.结果表明:在考虑周向湍流的影响下,泄漏量相对于仅考虑横向及纵向湍流的影响有明显的减少,表明周向湍流的作用加剧了密封腔内的能量耗散,密封腔内节流效应显著,对整体的迷宫密封效果起到不可忽视的作用;随着间隙宽度的增大,流体速度降低,迷宫间隙内的节流效应降低,泄漏量逐渐增大.     

超临界二氧化碳干气密封稳态性能研究

以超临界二氧化碳(S-CO₂)干气密封为研究对象,建立变黏度变密度雷诺方程,通过构建物性数据库的方式对黏度及密度进行处理,并采用有限差分法对控制方程进行求解,得到端面压力分布,并计算开启力、泄漏量、摩擦扭矩和气膜刚度等稳态性能参数。结果表明:随着压力、转速的增大,开启力、泄漏量、摩擦扭矩、气膜刚度等参数均增大;随着槽坝比和槽深的增加,开启力、泄漏量和气膜刚度均增大,摩擦扭矩减小;随着槽数的增加,各稳态性能参数均减小;将槽坝比控制在0.5～1的范围内,有助于提高密封稳定性。     

齿形结构对迷宫密封性能影响的动网格技术分析

采用动网格技术对4种不同齿形迷宫结构进行数值模拟,研究齿形对直通型迷宫压缩机密封性能的影响。结果表明：当迷宫间隙、迷宫齿齿高和齿距一定时,齿形变化对迷宫密封的密封性能影响较大,其中梯形齿形成的迷宫空腔对气体的能量耗散效果最为理想,因而阻漏效果最明显,其次是矩形齿、圆形齿和三角形齿;动网格分析技术能够更加真实、准确地体现出活塞连续运动时气体在迷宫空腔内能量耗散的过程,计算结果更加真实准确。     

超临界二氧化碳微尺度干气密封性能分析

为研究超临界二氧化碳干气密封的密封性能,在考虑实际气体效应、惯性效应和湍流效应的情况下,利用Solidworks软件建立一个周期的螺旋槽计算域几何模型,导入ICEM软件进行结构化网格划分,采用REFPROP软件获取超临界二氧化碳物性相态数据,并将这些物性参数编译成CFD的计算程序对超临界二氧化碳干气密封流场进行数值模拟。研究结果表明:在干气密封中超临界二氧化碳的密度和黏度从外径到内径先升高后降低,在槽根部最大,而温度沿外半径到内半径的方向逐级递减;随着螺旋槽深度的增加开启力先增大后减小,而泄漏量随着槽深单调增加,其中槽深对开启力的影响较小,对泄漏量的影响较大;转速的增大使气膜开启力和泄漏量均单调增加,而气膜间隙的增加使气膜开启力减小,泄漏量增加。综合考虑密封稳定性,当气膜厚度为3.05μm、槽深为5.05μm时,研究的超临界二氧化碳干气密封的整体密封性能达到最佳。     

液氮内喷式主轴迷宫密封结构变形对泄漏特性的影响

迷宫密封是保证旋转机械中定子与转子之间密封性能的关键结构.超低温冷却加工机床液氮内喷式主轴采用迷宫密封对超低温介质进行密封,密封件承受非常大的温度载荷和应力载荷,会产生结构变形并影响密封性能.为研究超低温冷却加工机床液氮内喷式主轴内迷宫密封件在超低温环境下的结构变形对密封性能的影响规律,基于流体力学、传热学、弹性力学理...     

齿形角对迷宫密封性能影响的流固耦合分析

以往复式压缩机交错型迷宫密封结构为研究对象,采用流固耦合分析方法对不同齿形角下的密封结构内部流场、气缸及活塞结构进行同步联合求解,分析齿形角对迷宫密封性能的影响。分析结果表明：迷宫密封的泄漏量随齿形角增大呈先减小后增大趋势,当齿形角为30°时,膨胀空腔内的涡旋最为强烈,能量耗散最为彻底,整体密封性能最好;流场与固体结构的相互作用对流场分布产生影响,从而对流体泄漏量产生影响,因此采用流固耦合分析方法较流体模型分析方法的结果更接近于理论值,采用流固耦合分析方法进行的三维模拟也更加贴近工程实际。     

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。     

超临界二氧化碳气体端面密封阻塞效应研究

为了分析超临界二氧化碳气体临界状态大幅度物性参数变化和偏离理想气体的真实气体效应对干气密封性能的影响,建立螺旋槽干气密封端面微尺度三维流动模型,分别采用Fluent软件中二氧化碳的实际气体模型和理想气体模型求解密封端面流动方程。数值模拟结果表明:考虑超临界二氧化碳实际气体效应时,端面更容易发生阻塞工况;气膜间隙和转速增大,阻塞效应增强,但温度升高,阻塞效应减弱;在阻塞工况下,密封开启力和泄漏量均随着气体温度、转速增加而降低。     

介质流向对径向错齿式迷宫密封性能的影响

对径向错齿式迷宫密封中径向向内和向外两种流向下的密封性能进行了探讨。研究表明,两种流向时的密封性能有明显差别,而且所产生密封效果的优劣因节流间隙的大小而相互交替变化,当h≤0.1～0.3mm时,向内流动的密封效果较好;当h≥0.1～0.3mm时,向外流动的密封效果较佳。     

燃机曲折型迷宫密封的泄漏特性研究

以F级燃气轮机中曲折型迷宫密封为研究对象,对其内部流场和泄漏特性进行数值模拟,研究密封间隙、压比对迷宫密封泄漏特性的影响。结果表明：在相同密封间隙下,泄漏量随着压比的提高而增加;相同压比下,泄漏量随着密封间隙的减小而减少。基于数值计算结果,对现有迷宫密封泄漏量计算公式进行修正,建立曲折型迷宫密封的泄漏量计算公式。该公式计算结果与CFD数值模拟结果吻合很好,和同类公式相比,能够更为精确地计算该类型密封结构的泄漏量。     

C形滑环式组合密封的密封性能

为研究C形滑环式组合密封的密封性能,运用Abaqus建立其二维轴对称有限元模型,研究工作压力、密封间隙、往复运动速度和摩擦因数对密封性能的影响。仿真结果表明,静密封工作时,O形圈与C形滑环之间的最大接触应力是密封的关键;随着工作压力的增大,O形密封圈和C形滑环的最大Von Mises以及二者之间的最大接触应力均呈现出增大趋势;密封间隙越小,接触应力越大。动密封工作时,密封间隙和工作压力对滑动密封的变化趋势与静密封时基本一致;C形滑环与活塞杆之间的摩擦因数越小,密封效果越好;往复运动速度对最大接触应力的影响不大。     

密封齿对侧开槽对迷宫密封泄漏特性的影响

为了降低迷宫密封的泄漏量,提出一种在直通型迷宫密封的密封齿前端和后端设立凹槽的密封结构,基于CFD方法,建立迷宫密封数值仿真模型。通过与已有试验数据的对比,验证模型的正确性。探讨不同湍流模型的适用范围,并对比光滑表面、前置凹槽、后置凹槽3种结构在泄漏量、轴向压降及流场速度分布的差异性。结果表明:SST湍流模型更加适用于迷宫密封这种窄间隙的近壁面流动;前置凹槽结构降低泄漏量的效果较差,只有在高压力差下才能降低泄漏量;后置凹槽结构能改变迷宫密封腔内漩涡方向及状态,进而降低迷宫密封透气效应,加剧密封的能量耗散的同时降低泄漏量。因此,后置凹槽的迷宫密封结构具有较好的工程应用前景。     

齿型对双侧迷宫密封性能的影响

采用 CFD 方法对不同齿型双侧迷宫密封结构的二维和局部三维模型内部流场进行数值模拟,研究齿型对往复式迷宫压缩机密封性能的影响。结果表明：当密封间隙和齿高一定时,齿型变化对双侧迷宫密封泄漏特性的影响较大,其中圆形齿密封效果最好,其次是梯形齿、三角圆弧齿、矩形齿;二维与三维流场数值模拟出的泄漏量变化趋势一致,但三维流场数值模型的计算结果更接近经验公式的计算结果。     

齿形对类迷宫密封性能的影响研究

针对类迷宫密封结构形式与往复式压缩机气缸与活塞之间密封性能的问题,深入讨论了不同齿形对类迷宫密封的密封性能影响。采用CFD方法对4组不同的齿形结构进行数值模拟,并把数值模拟结果与理论计算结果进行对比。对比结果表明:当齿形深宽比一定时,齿形结构对密封性能影响较大,其中梯形齿比圆弧形齿的泄漏量多21%;圆弧形齿最容易使流体形成能量耗散的涡旋,密封效果最好。     

迷宫压缩机迷宫密封间隙流量系数对泄漏的影响

对国外已用于迷宫压缩机泄漏计算的流量系数取值提出了异议。通过机理分析和实验测定,确定出了符合实际的流量系数,并建立了迷宫活塞泄漏计算秩序,揭示了流量系数对泄漏的影响规律。     

径向错齿式迷宫密封泄漏速率的计算

对径向错齿式迷宫密封泄漏速率的计算公式进行了分析和论证；用大量实验数据逐步回归分析获得了在一定结构条件下的迷宫系数计算公式。经实验验证，该计算方法的相对误差小于４％。     

密封齿形对迷宫泄漏量影响的数值分析

通过对迷宫密封机理的分析,利用流体力学计算方程对迷宫密封的数学模型进行数值计算,得出了密封齿形对迷宫泄漏量的影响规律,为迷宫压缩机的设计提供了理论依据。     

考虑惯性效应的超临界二氧化碳干气密封动态特性研究

为了分析惯性效应对超临界二氧化碳干气密封动态性特性的影响规律,建立考虑惯性效应的变黏度变密度螺旋槽干气密封动态特性数学模型,采用有限差分法和小扰动法求解超临界二氧化碳干气密封动态特性参数,分析操作工况远离及靠近临界点时,超临界二氧化碳干气密封动态特性变化规律及惯性效应对其影响程度.结果表明:无论操作工况是否靠近临界点,...     

错齿式迷宫密封流场及泄漏量的数值分析

以某型大功率机车传动齿轮箱轴端迷宫密封为研究对象,采用GAMBIT软件建立错齿式迷宫通道的二维结构化网格模型,应用FLUENT软件模拟迷宫密封腔内流场分布及泄漏特性,分析转速、压比、空腔尺寸对迷宫密封性能的影响.研究结果表明:泄漏量随着进出口压比的增加而增加;转速对泄漏量影响很小;空腔尺寸对密封性能的影响较大.     

高速转子用非接触式迷宫密封的密封性能影响因素研究

为了提高高速齿轮箱密封装置的密封性能,对常用于石油、化工等领域中的高速齿轮传动装置的非接触式迷宫密封进行了分析。通过建立（Computational fluid dynamics,CFD）数值计算模型,分析了该密封装置的密封齿数量、密封压差、油气混合物浓度、甩油环位置等因素对各密封腔回油口回油量及漏油口泄漏量的影响。研究对高速齿轮箱用非接触式迷宫密封的设计具有指导意义。