计算刷式汽封泄漏流动的多孔介质模型

通过对刷式密封刷丝束中泄漏流动特点的分析,把刷丝束当作多孔介质来处理,有效简化刷丝束中复杂的泄漏流动,建立了刷丝束中多孔介质的泄漏流动模型。刷式密封内泄漏流动的特性采用的是基于多孔介质模型Reynolds-averaged Navier-Stokes方程的数值计算方法进行研究的。计算和分析了不同转速、不同压差和不同孔隙率下的泄漏流量。计算结果表明:在相同的孔隙率下,压差越大泄漏量越大;在相同的压差下,孔隙率越小,泄漏量越小;刷式密封的泄漏量与轴的转速无关。通过数值计算和实验结果的对比,两者数据吻合较好,验证了采用多孔介质模型模拟刷式密封刷丝束的可行性。     

径向间隙对刷式密封泄漏特性影响的数值分析

采用计算流体力学方法和多孔介质模型对5种径向间隙布置的刷式密封的泄漏流动特性进行了数值模拟.结果表明：相对于接触式零间隙密封,径向间隙为0.1 mm时的泄漏流量增加了1个数量级,且压比越大,泄漏流量的增幅越大.当间隙增加到0.3-0.4 mm时,从径向间隙通道直接流出的流体达到总泄漏流量的75%-85%.在各种间隙条件下,近背板截面刷丝自由端附近的径向压力梯度达到最大值,促使刷丝区域内的流体沿径向加速流向转子表面并从径向间隙通道流出.     

水蒸气黏性对非接触式指尖密封动压靴热变形的影响分析

以非接触式指尖密封结构为对象,采用CFX建立了非接触式指尖密封共轭传热数值模型,计算了动压靴的温度分布,分析了气体黏性对动压靴温度分布的影响,并进一步采用ABAQUS软件进行了非接触式指尖密封热变形的数值模拟,分析了气体黏性对热变形的影响.结果表明:气体黏性引起高速旋转气体与动压靴底部摩擦生热,造成动压靴温度分布不均匀且局部温度升高;随着温度升高,非接触式指尖密封的热变形程度增大;考虑气体黏性作用时,非接触式指尖密封产生更大的热变形.     

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。     

刷式密封泄漏特性数值方法研究与实验验证

从数值方法和实验测试两方面研究刷式密封的泄漏流动特性。分别建立刷式密封稳态多孔介质模型和瞬态三维流固耦合模型,设计搭建了刷式密封泄漏特性实验台,用实验方法研究了进出口压比和密封间隙对刷式密封泄漏特性的影响,对比验证了两种数值方法的准确性,分析比较了两种数值方法的优缺点。在此基础上,用数值方法研究了刷式密封流场特性,分析了刷丝束内部轴向和径向的压力分布特性以及刷丝的"吹闭效应"。研究结果表明:刷式密封瞬态三维流固耦合模型比多孔介质模型求解精度更高,与实验结果更贴近,但求解时间较长;多孔介质模型计算时间短,但该方法需要对孔隙率和阻力系数进行修正,求解不具有普适性;密封间隙一定时,泄漏量随压比的增大而近似呈线性增大;压降主要发生在刷丝束区域,刷丝束轴向压力分布不均,前排刷丝束之间压力梯度较大;径向压力沿轴向分布不均,末排刷丝束径向压力梯度较大,径向压差的存在是产生"吹闭效应"的重要原因。     

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.     

汽轮机轴端汽封改造技术分析

汽轮机轴端密封技术均为梳齿式结构,且后轴封处轴颈为光轴,汽封漏汽量大.蜂窝式汽封能有效抑制汽流在密封腔中周向流动,在高压差、小间隙密封时,仍能保证机组的稳定运转,从而降低泄漏损失,提高了机组效率.     

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.     

进口预旋对迷宫齿磨损形态下密封非定常气流激振转子动力特性系数的影响

为研究进口预旋对迷宫齿磨损形态下密封非定常气流激振转子动力特性系数的影响,采用基于转子多频椭圆涡动模型的URANS方程求解方法,计算分析了2种进口预旋比下未磨损结构、未弯曲磨损结构和部分弯曲磨损结构下密封泄漏质量流量、气流平均周向速度和转子动力特性系数的变化。结果表明：在2种进口预旋比下,增加磨损间隙和迷宫齿弯曲均会使密封泄漏质量流量增大;当进口预旋比为0时,密封泄漏质量流量增大使得转子周向拖动作用降低,腔室内气流平均周向速度减小,进而导致与转子涡动方向相反的负切向气流激振力减小,密封转子稳定性降低;当进口预旋比为0.45时,气流平均周向速度不受迷宫齿磨损结构的影响,因此迷宫齿磨损后腔室内周向动量增大,进而与转子涡动方向相同的正切向气流激振力增大,密封转子稳定性降低。     

汽轮机叶顶汽封间隙内的流动损失分析

为了揭示叶顶汽封结构变化对泄漏损失的影响,提高汽轮机运行效率,数值研究了平齿汽封、高低齿汽封和侧齿汽封3种不同叶顶汽封结构下汽轮机高压转子间隙泄漏的流动形态、间隙涡系的形成机理和发展规律,研究表明:在叶顶汽封腔室复杂的周向螺旋状的涡动中,泄漏流体的周向速度是影响漩涡耗散的一个重要因素;高低齿及侧齿的汽封结构可以增强漩涡之间的相互作用,降低泄漏流体的周向速度,使漩涡在腔室内的耗散更加充分;由于掺混损失降低,高低齿及侧齿汽封的泄漏总损失较平齿汽封相比分别下降7.1%和9.8%。     

汽轮机密封技术的应用和发展

汽轮机的汽封是汽轮机的重要部件,汽轮机汽封的密封性能将直接影响到汽轮机汽封的蒸汽泄漏量,进而影响汽轮机的机组热效率。根据各种汽封结构型式的密封机理,分析和比较了现有各种汽轮机汽封的密封性能,并展望了汽轮机密封技术的发展前景。特别是最近十几年美国布兰登工程公司研制并在世界范围内得到广泛应用的布兰登式可调汽封,布兰登式可调汽封能够提高汽轮机机组运行的安全性和可靠性及显著提高汽轮机热效率,但是在中国应用布兰登式可调汽封时出现了汽封锈蚀和弹簧塑性变形问题。     

国产50MW汽轮机轴端汽封的改造

针对两台国产50MW汽轮机轴端阔气汽封严重漏汽、冷凝器真空偏低问题。根据计算汽封漏汽量公式,结合该机轴端汽封系统的运行状况和原汽封的结构参数（齿型、齿数）及安装间隙,分析了诸多影响汽封漏汽量的因素,找到了存在问题的根本原因。改造了原轴端汽封的结构、材料及其安装间隙要求。经实践运行验证,存在问题得到解决,节能降耗明显。     

高速齿轮箱迷宫密封流场和泄漏特性的数值研究

以某型大功率机车传动齿轮箱轴端迷宫密封为研究对象,建立错齿式迷宫密封的数值仿真模型。通过分析迷宫密封的密封机理和对泄漏量的影响因素,确定了数值模拟的边界条件。应用Fluent软件,求解N-5方程和能量方程,模拟迷宫密封腔内流场分布及泄漏特性,研究转速、压比和密封齿隙对泄漏特性的影响规律。研究结果表明：随着进出口压比的增加,泄漏系数先快速增加后趋于平缓;转速对泄漏系数影响很小;泄漏系数与齿隙呈分段线性关系。     

150 MW汽轮机高压缸级内流场的数值模拟

采用Numeca软件对带隔板汽封和叶顶间隙汽封的高压缸二、三级叶栅流动进行了数值模拟,并与不带汽封的二、三级叶栅流场进行了比较.结果表明,汽封泄漏损失使级效率显著下降,汽封出口处的低能流体使端壁的附面层变厚,端壁摩擦损失增大;隔板汽封出口处的气体周向速度较小,导致了较大的负攻角流动,它与下排叶栅的横向流动相结合大大促进了下通道涡的发展.     

Development of novel glass-based composite seals for planar intermediate temperature solid oxide fuel cells

Novel glass-based composite seals prepared by tape casting are evaluated as sealing materials in solid oxide fuel cell. The leakage rates are measured at the inlet pressure of 1, 2 and 3 psi under different compressive stresses and temperatures respectively. The results show that all of measured leakage rates are lower than 0.01 sccm cm⁻¹ and increase with higher inlet pressure and lower test temperatures. The leakage rates during thermal cycling are conducted under a compressive stress of 20 psi at 750 °C, which indicate excellent thermal cycle stability of the seals. Good compatibility between seals and the adjacent components provide well interface contact which could avoid the formation of leakage paths. When the seal is applied for single cell testing, the open circuit voltage of 1.13 V and undetectable degradation clearly demonstrate the applicable performance of glass-based composite seal in solid oxide fuel cell.     

防旋板高度对迷宫密封泄漏流动和转子动力特性的影响

采用基于转子多频椭圆涡动模型的Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes (URANS)方程求解方法,研究了防旋板高度与第1个迷宫齿前缘高度相同时,防旋板高度对迷宫密封泄漏流动和转子动力特性系数的影响.计算分析了典型中等进口预旋条件下,无防旋板结构以及防旋板高度为1.85,3.7和...     

迷宫密封转子动特性三维CFD数值的研究

1引言旋转机械转子系统中的非接触密封在阻止流体泄漏的同时,还会产生重要的流体激振力,影响转子振动稳定性。与动压滑动轴承的油膜类似,密封中流体膜(汽膜、水膜或油膜)动力特性中的交叉刚度k是促使转子做非同步低频涡动的激振力来源,直接阻尼C可以生成对这种低频涡动的抑制力     

刷式密封泄漏流动特性影响因素的研究

采用基于改进Darcian多孔介质模型的Reynolds-Av-eraged Navier-Stokes方程求解技术,用数值模拟的方法分析了在一定径向间隙条件下压比和刷丝束厚度对刷式密封泄漏流动特性的影响规律。根据发表的刷式密封泄漏量试验数据,确定了刷丝束多孔介质的渗透率系数。利用所确定的刷丝束多孔介质渗透率系数,分别计算了在一定径向间隙条件下7种压比和5种刷丝束厚度时某轴端刷式密封的泄漏量和泄漏流动形态。计算结果表明,压比和刷丝束厚度均影响刷式密封的泄漏量,在一定压比条件下,泄漏量随着刷丝束厚度的增加而减小;在一定刷丝束厚度条件下,泄漏量随着压比的增加而增加。因为刷式密封泄漏量与压比和刷丝束厚度近似成线性变化,所以压比和刷丝束厚度对刷式密封内泄漏流动形态的影响可以忽略。     

Effect of YSZ addition on the performance of glass-ceramic seals for intermediate temperature solid oxide fuel cell application

The suitability of glass-based seal is evaluated for application in intermediate temperature solid oxide fuel cell (SOFC). Several glass-YSZ composite seals are investigated in temperature range from 650 °C to 800 °C. The leakage rates are obviously reduced with temperature increased. The seal containing 20 wt% YSZ exhibits excellent gas tightness and thermal cycle stability, obtaining the leakage rate of 0.005 sccm cm^?1 under input gas pressure of 6.8 kPa at 750 °C. Stable leakage rates can be maintained after ten thermal cycles, implying that YSZ addition suppresses crack propagation of the seals. It is also explained by both interfacial bondage and chemical compatibility examination. When large-area-cell is operated during five thermal cycling tests, its performance is found to be constant at 750 °C, all of cell tests achieving OCV of 1.2V and power density of 520 mW/cm². The above results demonstrate the possibility of using the H1-20 seals for SOFC application.