基于FLUENT技术迷宫密封的结构优化

以压缩机迷宫密封为研究对象,利用FLUENT模拟气体在迷宫密封中的内部流动,分析了气体在迷宫密封中的速度与压力分布,并研究了间隙宽度和空腔深度对迷宫密封泄漏量的影响,提出了4种不同尺寸的迷宫密封结构,分别得到在不同模型下泄漏量与压差之间的变化规律,其中模型D有效减少了迷宫密封的泄漏量,提高了密封性能。     

类迷宫螺旋密封与迷宫密封的性能对比研究

往复式压缩机迷宫密封加工过程中,为简化加工工艺,将传统迷宫密封加工成类迷宫螺旋密封。为比较类迷宫螺旋密封与迷宫密封的密封性能差异,分析类迷宫螺旋密封的密封机制,将类迷宫螺旋密封的能量耗散分成类迷宫密封能量耗散和槽向能量损失,采用CFD方法对类迷宫螺旋密封的密封性能进行数值模拟。结果表明,类迷宫螺旋密封的密封性能虽不及传统迷宫密封,但密封效果相差在5%以内,综合考虑加工工艺、经济效益等因素,采用类迷宫螺旋密封代替迷宫密封是完全可行的。     

基于CFD技术的阶梯型迷宫密封的结构优化

利用Gambit软件建立了阶梯型迷宫密封的二维计算网格,导入Fluent软件,采用SIMPLE算法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速度、压力、湍流强度以及湍流粘度的分布云图.表明,气流流经齿缝时是加速降压过程,气流流出齿缝进入齿腔时是等压增阻过程.选取6种不同尺寸的阶梯型迷宫密封结构,分别得出在不同的雷诺数条件下压力降系数与涡流损失系数变化曲线;选择具有较好密封性能的LS3阶梯型迷宫密封结构作为最优结构.     

迷宫式涡旋齿和无迷宫涡旋齿切向密封性能对比

针对涡旋压缩机涡旋齿切向密封难以实现的难题,提出一种迷宫式涡旋齿结构.给出无迷宫涡旋齿切向泄漏量的算法和迷宫式涡旋齿切向泄漏量的算法.计算和实测了新旧结构在相邻压缩腔压差不同的条件下的切向泄漏量.对比研究表明,给出的两种结构的泄漏量的算法正确,无迷宫涡旋齿结构的切向泄漏量和迷宫式涡旋齿结构的切向泄漏量均随着相邻压缩腔压差的增大而增大,但迷宫式涡旋齿结构的切向泄漏量与无迷宫涡旋齿结构的切向泄漏量的比例基本恒定,约为46.3%,说明迷宫式涡旋齿结构在相邻压缩腔压差不同的条件下的切向密封性能稳定,并且优于无迷宫涡旋齿结构的切向密封性能.     

多变量双侧齿迷宫密封泄漏量模拟分析研究

针对目前主要以单侧齿、单一变量变化研究迷宫密封泄漏量所存在的不足,本文以多变量函数理论为基础,以双侧齿迷宫空腔结构多参数变化对迷宫密封性能影响为研究对象,对双齿侧、双变量变化的迷宫密封泄漏量进行研究。通过对迷宫密封流场中三角形齿和矩形齿的深宽比、密封间隙、齿数等参数变化的模拟研究表明,本文所提出的方法与原计算方法相比,计算精度高3%⁵%。     

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。     

高温气冷堆主氦风机主轴的迷宫密封泄漏特性

高温气冷堆作为先进的第四代核电堆型技术,主氦风机是其中非常关键设备。以高温气冷堆主氦风机主轴的迷宫密封为研究对象,通过CFD数值技术分析迷宫密封在不同出入口压差、轴转速、空腔宽度和齿宽下的泄漏特性,同时建立密封试验平台,通过试验研究轴的转速、出入口压差对泄漏特性的影响。结果表明,随着出入口压差的增大,泄漏量增加明显,近似成正比关系;随着转速的增加,泄漏量有所降低,但变化幅度很小,在转速达到5 000r/min时,泄漏量最小;随着空腔宽度的增加,泄漏量减小;随着齿宽的增大,泄漏量减小。     

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。     

迷宫密封泄漏量设计计算综述

本文分别阐述了Ｅｇｌｉ、ｋｅｄｒｔｏｎ、Ｓｏｍｅｒｌｉｎｇ和ｓｔｏｄｏｌａ等五种泄漏量的计算方法。     

基于二次回归正交试验的迷宫密封优化设计

基于二次回归正交试验,结合数值模拟方法,研究各结构参数及其共同作用对迷宫密封泄漏量的影响,并建立可靠且不失拟的回归方程对迷宫密封的结构参数进行优化。正交试验结果表明:汽封腔深、凸台高度、汽封齿厚和齿顶间隙对泄漏量均有较大的影响,其中齿顶间隙对泄漏量的影响最为显著;四者之间的交互项对泄漏量也有一定的影响且存在着使泄漏量最小的最佳结构参数。通过检验,回归方程具有较好的显著性和不失拟性。通过对优化前、后迷宫密封内流场特性的分析可知:优化后的迷宫密封齿顶熵增升高、能量耗散大、腔室内平均速度低、惯性作用弱,从而具有更好的阻漏作用。     

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。     

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...     

船舱隔壁螺旋槽旋转密封装置密封性能优化

为研究螺旋槽旋转密封装置用于船舱隔壁密封的密封性能,同时获取螺旋槽结构的最优取值范围,对螺旋槽各参数对泄漏量影响规律进行理论分析;选取泄漏量的显著性影响因素,采用Box-Behnken优化方法设计密封装置泄漏量试验,得到多型样机泄漏量测试结果;建立泄漏量和各影响因素间的数学模型,获得不同影响因素对泄漏量的二阶交互作用响应面,分析不同影响因素间交互影响规律。结果表明：螺旋槽密封装置泄漏量随槽数、螺旋角和槽深比的增大均先增大后减小,随槽台比和槽坝比的增大则逐渐增大;建立的数学模型计算结果和试验数据相关性较强,表明该模型可用于准确预测船舱隔壁螺旋槽旋转密封装置泄漏量。     

基于神经网络的唇封结构优化方法

旋转唇形密封广泛用于机械行业,其密封圈的设计合理性直接影响着密封性能。采用有限元仿真、数值仿真等技术,研究唇口各个关键参数对密封圈性能的影响规律,并结合深度学习技术,利用Pytorch框架搭建出唇封性能神经网络预测模型,拟合出唇封各相关结构参数和其密封性能(泄漏率、摩擦力)之间的影响规律;利用建立的模型在参数空间中找到密封性能最优的一组参数值,通过经典唇封数值仿真技术验证该神经网络模型的准确性,提高了唇封结构优化设计效率。结果表明,基于Pytorch框架所搭建的非线性人工神经网络可建立精度较高的唇封结构参数和密封性能的非线性映射关系,利用这种方法可以快速找到优化程度更高的唇封结构参数,提高了唇封结构优化设计效率。     

一种迷宫密封最佳齿数分析的新方法

针对往复运动迷宫密封齿数对密封效果的影响问题,在对最佳密封齿数计算公式分析研究的基础上,研究计算出了最佳的密封齿数;同时通过迷宫密封内部气体流动,不同齿数对迷宫密封泄漏量影响的数值模拟,分析计算出最佳的迷宫密封齿数,通过对结果的比较,证明最佳密封齿数计算公式在考虑齿隙、齿距等一些与密封结构相关影响参数的条件下,完全可以作为最佳的迷宫密封齿数的计算公式,这样不但提高了效率,而且无需制造出样机进行试验,节约成本,为往复迷宫压缩机的设计提供依据.