刷式密封流动与换热及力学特性的研究进展

刷式密封以其优良的封严性能和稳定的转子动力特性而被广泛应用于透平机械领域.首先简要介绍了刷式密封的封严机理和性能优势,然后对刷式密封在泄漏流动特性、摩擦热效应和传热特性、接触力特性和迟滞效应3个方面的研究现状和最新进展进行了综述,包括相关的实验研究、数值模拟以及理论分析等.最后根据现代高性能透平机械对密封技术的发展需求,展望了刷式密封技术的进一步研发方向.     

透平机械阻尼密封技术及其转子动力特性研究进展

针对透平机械的气流激振问题所发展的阻尼密封技术的研究现状进行了综述.详细介绍了三种典型阻尼密封技术袋型阻尼密封、蜂窝阻尼密封和孔型阻尼密封的结构特点、动力学特性和阻尼机理及研究和应用现状.介绍了所开发的用于预测孔型阻尼密封转子动力特性的基于两控制容积Bulk Flow理论的模型和算法,并采用具有试验教据的孔型阻尼密封进行验证.最后对阻尼密封技术的设计、研发及在透平机械行业的应用前景进行了展望,以期对我国透平机械的密封系统的研发提供理论基础和技术参考.     

汽轮机斜孔腔蜂窝密封泄漏性能优化数值研究

蜂窝密封是目前汽轮机中最先进的密封方式,能够有效减少密封间隙同时显著提高转子的动力特性,蜂窝密封的结构创新和孔腔形状的几何优化是降低运行中泄漏率的有效途径。本文通过引入轴向倾斜角参数,提出了一种中心轴线与转轴轴线成一定角度的倾斜孔型蜂窝密封,利用Fluent软件模拟了不同孔腔几何形状的蜂窝密封的三维流场和压力分布,研究了几何参数对倾斜孔型蜂窝密封泄漏率的影响。结果表明：迎风倾斜孔型蜂窝密封与直孔型和斜齿迷宫密封相比,泄漏率有望显著降低,并探讨了轴向倾角对倾斜孔型蜂窝密封泄漏量的影响机理。     

结构参数对轮缘密封封严特性影响的数值研究

采用Ansys-CFX软件数值求解三维RANS方程和SST湍流模型,研究了涡轮轴向轮缘密封几何结构参数对其封严特性的影响,并对数值计算得到的轴向轮缘密封的封严效率与试验数据进行了对比,分析了动静间距和密封间隙尺寸对轮缘密封燃气入侵和封严效率的影响.结果表明:数值计算得到的封严效率与实验值吻合良好,验证了所用数值方法的可靠性;主流周向压力不对称分布会导致周向不同位置分别呈现出流和入侵;对于轴向轮缘密封,当动叶远离盘腔时,主流周向压差减小,主流入侵减少,封严效率升高,当密封间隙增大时,主流入侵增加,封严效率降低.     

透平机械密封技术研究进展

对现代透平机械的密封技术研究进行了综述,重点介绍了透平机械中广泛应用的迷宫密封、蜂窝密封和刷式密封技术的密封原理、结构形式和国内外研究现状.对透平机械密封技术的泄漏流动、传热特性以及动力学特性的研究方法和研究结论进行了讨论,介绍了西安交通大学叶轮机械研究所TurboAero研究小组在透平机械密封技术方面的具体研究工作.展望了透平机械密封间隙泄漏流动传热以及汽流激振的研究和发展方向,为提高我国透平机械密封技术的整体设计水平和运行经济性提供有益的技术参考.     

孔型密封泄漏特性影响因素研究

采用计算流体力学方法研究孔型密封的泄漏特性,特别是孔形和面积比对泄漏特性的影响。结果表明:随转速增加泄漏量减小,随压比增加泄漏量增大并趋稳,最大压比的泄漏量为0.118 kg/s;相同面积比与孔数下,圆孔密封性能最好,蜂窝孔(六边形)次之,矩形孔最差;且传统蜂窝密封性能优于六棱台形式的蜂窝密封,泄漏量减小10.61%;随孔深增加泄漏量减小并趋稳,最大孔深的泄漏量为0.114 kg/s;面积比增加有利于提高密封性能;改变蜂窝孔对边距比减小壁厚对密封性能更有利。     

梳齿式蜂窝密封的封严特性研究

蜂窝密封技术是航天工业针对高温及高压差工况下开发出的高级密封技术,已广泛应用于各个行业.但由于蜂窝密封结构的复杂性,其封严机理的理论研究远远落后于实际应用.基于CFD软件平台,选择RNG k-ε湍流模型,对蜂窝、梳齿和梳齿式蜂窝的流动性能进行了数值研究.模拟结果表明,随着进气压比的增大,梳齿、蜂窝和梳齿式蜂窝密封的泄漏量增大.对于同一进气压比,梳齿式蜂窝密封的泄漏量明显小于蜂窝和梳齿的密封泄漏量,梳齿密封的泄漏量最大;蜂窝与梳齿组合成梳齿式蜂窝密封后,改变了蜂窝与梳齿腔内的流场结构,更有效地降低了泄漏.     

封严篦齿对轴流压气机涡系结构与流动损失的影响

为了解决压气机级间泄漏与二次流流动问题,航空发动机轴流压气机静叶根部与转子之间通常采用篦齿进行封严。为研究封严篦齿泄漏流对压气机性能的影响,基于某轴流压气机建立了带封严篦齿真实结构的几何模型,采用三维数值模拟的方法,研究了篦齿泄漏流对某轴流压气机主流涡系结构和流动损失的影响,并探究了其影响机理。结果表明：封严篦齿泄漏流使压气机的压比和效率都有不同程度的下降;篦齿泄漏会增强上游转子叶根吸力面的尾缘角区涡和静子叶根吸力面的马蹄涡,并使设计工况的上游转子和静子的流动损失分别增大3.1%和13.1%;静子叶根后附面层低能流体被抽吸,改善了下游流场,使下游转子流动损失减小2.4%;在近喘振点,由于压气机内流场恶化严重,篦齿泄漏带来的流场变化并不显著,泄漏流对主流影响小。     

基于FLUENT的某型燃气轮机迷宫密封机理研究

针对影响透平机械中旋转迷宫密封泄漏特性的3个因素:密封间隙、压比、转速,以某型燃气轮机的隔板迷宫密封为研究对象,数值研究了各个因素对迷宫密封泄漏特性的影响规律,计算分析了该迷宫密封在不同工况下的泄漏特性。研究结果表明:随着转子转速的增加,迷宫密封泄漏量减小;相同密封间隙下,泄漏系数随着压比的提高而近似线性增加;相同转速下,泄漏量随着密封间隙的减小而减小,且泄漏量减小的速度越来越慢。     

蜂窝密封泄漏流动特性影响因素的数值研究

采用RNGk-ε两方程紊流模型和Simple算法,利用Fluent软件对蜂窝密封内的三维流动情况进行了数值模拟,从压比、蜂窝芯格尺寸、蜂窝深度、蜂窝壁厚等因素分析蜂窝密封的泄漏流动特性.结果表明:蜂窝密封特殊的六边形蜂窝结构可以将泄漏流分割成许多小涡流,气体在蜂窝腔中呈逆时针螺旋式三维紊流运动;随着压比的增大,蜂窝密封泄漏量增加,压比越大,泄漏量增加的趋势减缓;蜂窝芯格尺寸小,泄漏流被分割成小涡流的个数多,密封间隙摩阻效应大,泄漏量减少;蜂窝深度增大,泄漏量减少,蜂窝深度大于4 mm时,泄漏量减少的趋势减缓;随着蜂窝壁厚的增加,泄漏量略有减少.     

高低齿汽封与蜂窝汽封及孑L式阻尼汽封密封性能的比较

使用商用CFD软件Fluent对高低齿汽封、蜂窝汽封及孔式阻尼汽封进行了三维数值模拟,得到三种汽封在不同压比、轴转速和汽封相对间隙时的密封性能,并将高低齿汽封和蜂窝汽封计算值与试验数据进行了对比．结果表明：高低齿汽封流量系数随压比增大而增大,随转速加快而略有减小,随相对间隙的增大而减小;蜂窝汽封与孔式阻尼汽封的流量系数均随压比增大而减小,随转速加快而略有减小,基本呈直线变化规律,随相对间隙的增大而增大;在相同的条件下,蜂窝汽封的漏汽量比高低齿汽封的漏气量减少10％,而孔式阻尼汽封的漏汽量比蜂窝汽封漏汽量减少6％．     

链条炉排的侧密封

以常用的鳞片式链条炉排为例,阐述了炉排侧密封的重要性,揭示了迷宫式密封存在的问题和采用接触式密封和饱合式密封的必要性,并对轻型链带式炉排的侧密封进行探讨。     

电站锅炉炉顶密封的结构与改进

电站锅炉常用的几种锅炉顶部密封的结构形式与特点,分3种类别加以分析,并提出了具有实际意义的改进措施。     

浅析回转式空气预热器密封系统磨损问题

阐述引起回转式空气预热器密封系统不正常磨损的几种特殊情况,提出减小密封系统磨损的有效措施.     

汽轮机刷式汽封流场数值计算

根据刷式汽封的有效厚度模型,对刷丝中蒸汽的流动进行数值计算,得出了刷丝流场的压力场、温度场、速度矢量场及泄漏量。计算表明,刷毛直径、刷毛密度以及刷毛的排布方式对刷式汽封的性能影响显著。     

回转式空气预热器多道密封的技术特性

介绍了空气预热器多道密封的结构及特性以及多道密封与空气预热器漏风的关系,并从设计、工艺、制造及安装等方面入手,分析了最佳密封道数的选择原理。     

8sh-6J型回水泵改机械密封的分析与实施

辽宁东方发电公司黄金泵站撑l和撑22台8sh-6J型回水泵,由于长期运行和设备老化,存在入口底阀经常堵塞、轴套磨损严重、盘根漏气等缺陷,造成出力低或不工作的状况,严重威胁机组的正常安全、稳定运行。经分析考证需将8sh-6J型回水泵由填料密封改为机械密封。就改进过程进行了叙述,探求项目改造的技术方案,同时对改进的原因、实施途径和效果加以分析,根据现场实际应用情况,确立了改造后的可靠性。     

Muszynska模型经验系数对转子系统稳定性的影响

基于Muszynska模型,推导建立密封流体激振力作用下的转子一密封系统非线性动力学方程.对运动微分方程进行数值分析,研究了该系统的分岔特性以及Muszynska模型中经验系数对系统稳定性的影响规律.分析结果表明,密封流体激振力导致的转子非线性动力学行为具有非常复杂的演化过程,其中平均周向速比常数及描述平均周向速比与转子涡动之间关系的经验系数是影响转子系统稳定性的关键因素,而其它经验系数影响均在5%以内,该结果为降低相关的实验费用提供了理论依据.     

多级水封器高度计算方法的探讨

结合工程实践讨论了多级水封器设计高度的两种计算方法,并采用动态分析方法得出了水封器高度的计算公式,该公式简单、准确,适用于多级水封器的设计。