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.     

密封间隙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,利用流体力学原理建立数学模型并进行数值计算,得出了密封间隙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。     

迷宫密封流场与泄漏特性研究

应用Fluent软件计算迷宫间隙、齿厚、空腔深度和不同齿型对迷宫密封流场和泄漏量的影响。计算结果表明:迷宫密封泄漏量随间隙宽度呈线性变化;随着密封齿厚度的增加,泄漏量相对减少,泄漏量按线性关系变化;对于空腔深度而言,空腔深度越大,紊流程度下降,泄漏量越大;对不同齿型,半圆形密封齿泄漏量最大,其次是弧形齿,在实际应用中应多使用直齿,梯形齿和三角齿,以减少泄漏量。本研究可为迷宫密封设计与应用提供依据。     

直通式迷宫密封内可压缩流场的CFD数值模拟

以CFD软件FLUENT为基本工具,应用有限体积法对流场进行数值模拟,同时采用了k-ε湍流模型,通过耦合与离散相结合的方法求解N-S方程,数值模拟迷宫密封内流场.对单腔和两腔直通式密封做数值模拟,得到了流量系数随进出口压差变化的曲线,与实验结果比较,显示FLUENT软件在数值模拟类似流动时是可靠的,最后分析了密封齿几何参数对流量系数的影响,由此提出改进方案并进行优化.     

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.     

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。     

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。     

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。     

往复式压缩机迷宫密封中空腔深度对泄漏量的影响分析

以某大型往复式压缩机中气缸与活塞间的迷宫密封结构为研究对象,以ANSYS Workbench为仿真平台,采用CFD计算流体动力学方法对迷宫密封中不同空腔深度下的密封结构内部流场进行模拟分析,揭示了流固耦合作用下空腔深度变化对迷宫密封性能的影响。分析结果表明:随着空腔深度的逐渐增大,密封空腔内的压力变化更加显著;密封腔壁面变形量呈先增大后逐渐减小再逐渐增大的趋势;泄漏量随空腔深度增加呈现先逐渐下降后急剧上升的趋势,并存在最佳的空腔深度值。     

径向迷宫密封泄漏特性的数值预报

基于迷宫密封内部流场的数值模拟,提出了一种径向迷宫密封泄漏特性的数值预报模型,并对一种径向锯齿型迷宫密封的泄漏特性进行了实例预报,预报结果与实验结果吻合较好.     

透平压缩机迷宫密封泄漏量的数值仿真研究

给出了适用于透平压缩机迷宫密封泄漏量的修正模型,并用修正模型对变结构参数下的泄漏量进行规律研究.通过采用工程常用迷宫密封泄漏量理论公式,计算了不同压比下透平压缩机典型平滑型和曲折型迷宫密封流量系数,对比了试验结果,修正了流量系数值;在此基础上,进一步研究了不同间隙和齿数下泄漏量的规律,以研究参数变化对泄漏量的影响.研究结果表明:对于平滑型密封结构,修正模型的修正系数可选择在0.8~1.2;对于曲折型密封结构,修正模型的修正系数可选择在0.7~0.8.本文提供了一种较为准确、工程性的透平压缩机迷宫密封泄漏量模型的修正系数.     

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。     

直通式篦齿密封性能的数值模拟与试验研究

利用 FLUENT 软件对过热蒸汽分级机转轴的篦齿密封的内部流场进行数值模拟,对影响其性能的部分因素进行分析。结果表明,篦齿密封两端压差对泄漏量的影响非常明显,压差越大,泄漏量越大;篦齿密封的泄漏量随着节流间隙宽度增大而增大,但两者是非线性的关系;在齿形角不变的情况下,篦齿空腔深度小于2 mm 时对密封泄漏量的影响很大,而空腔深度大于2 mm 时对密封泄漏量的影响很小;转轴转速对泄漏量基本没有影响。通过试验验证了数值模拟方法计算篦齿密封泄漏量的可行性。     

转静态台阶篦齿封严结构泄漏特性的数值研究

运用数值方法研究篦齿盘旋转速度、篦齿与光滑衬套相对轴向位置等对上、下台阶斜齿封严结构的泄漏特性的影响。结果表明采用重整化群k-ε湍流模型和标准壁面函数进行数值计算的结果与实验数据吻合较好;齿形结构参数相同时,上、下台阶篦齿的封严特性相当,泄漏系数比直通齿降低了30%,在不考虑转速和温度变化引起的间隙变化时,台阶篦齿的泄漏系数在高转速下随转速的增加线性下降;篦齿与衬套轴向位置的改变对泄漏特性基本没有影响。     

迷宫式压缩机的泄漏特性分析

通过建立迷宫密封的数学模型,提出了一种简化分析的迷宫密封泄漏量计算方法;联立迷宫式压缩机工作过程的数学模型,数值求解预报了迷宫式压缩机的泄漏特性;数值程序应用Visual C＋＋．NET编写,界面直观,通用,计算结果与试验结果的吻合验证了模型和程序的正确性;应用该数值方法着重分析了排气压力,转速等设计参数对迷宫式压缩机泄漏特性的影响,结果表明．增大排气压力会增大迷宫式压缩机的泄漏,而转速的提高可有效降低泄漏,这些结论为迷宫式压缩机的国产化设计和性能优化提供了依据。     

基于FLUENT的迷宫密封机理研究

针对影响迷宫密封泄漏特性的三个因素:间隙宽度、齿型夹角以及空腔深宽比,计算了不同结构的内部流场,探讨了各因素对泄漏特性的影响,分析了密封机理。结果表明:迷宫密封的泄漏量随间隙的增大而增大,并得到满足泄漏量条件的最大间隙宽度cmax≈0.57mm;在一定深宽比下,存在最佳齿型角度,随着压比的增加,最佳齿型角度的影响加大;空腔深度和空腔宽度之间存在最佳匹配关系,且空腔深宽比不随间隙宽度的变化而变化。     

迷宫密封泄漏量计算方法的分析

对现有的几种迷宫密封泄漏量计算方法的理论推导原理、公式特点、使用方法与适用范围等进行了分析,并提出了一种简化分析的迭代计算方法。对比迭代计算结果与文献中的实验结果后发现,该法对于亚临界工况和临界工况均十分有效,且适用于直通型、阶梯型和交错型等多种类型的迷宫密封,且较其它各种计算方法精度高,适用范围较广,有很好的通用性。     

篦齿封严结构设计中的声固耦合问题研究

篦齿封严结构是一种高效的非接触式密封装置,广泛地应用于航空燃气涡轮发动机等叶轮机械中。某型发动机在工作中,发生多次声固耦合共振问题,造成叶轮机的严重损坏。从一种便于工程应用的方法入手,对发动机的篦齿封严结构进行了声固耦合的计算分析,并给出相应的结构改进建议。