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刷式-迷宫密封泄漏流动和转子动力特性数值研究
被引量：
8
1
作者
张元桥
李志刚
+1 位作者
李军
晏鑫
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第3期28-35,共8页
为评估刷式-迷宫密封的封严性能和偏心涡动时对转子安全稳定性的影响,采用基于涡动转子法和非线性Darcian多孔介质模型,建立了数值研究刷式-迷宫密封泄漏流动和转子动力特性的数学模型。研究了压比为1.96、3、4.49、6.9,进口预旋速度为...
为评估刷式-迷宫密封的封严性能和偏心涡动时对转子安全稳定性的影响,采用基于涡动转子法和非线性Darcian多孔介质模型,建立了数值研究刷式-迷宫密封泄漏流动和转子动力特性的数学模型。研究了压比为1.96、3、4.49、6.9,进口预旋速度为-50、-30、0、30、50 m/s和4种转子自旋速度为3×10~3、7.5×10~3、1.5×10~4、2×10~4 r/min下刷式-迷宫密封泄漏流动特性和转子动力特性系数,并与传统迷宫密封进行了比较。研究结果表明:刷式-迷宫密封的泄漏量显著小于迷宫密封,在压比为6.9时,刷式-迷宫密封的有效间隙仅为迷宫密封的25.5%;刷式-迷宫密封的直接刚度随压比和进口预旋速度绝对值增大而增大,随转子自旋速度改变变化不明显;有效阻尼随进口预旋和转子自旋速度的升高而降低。刷丝束具有止旋作用,相比迷宫密封,刷式-迷宫密封的交叉刚度和有效阻尼对运行工况变化敏感度更低,且刷式-迷宫密封的直接刚度在研究工况范围内均大于迷宫密封,临界转速更高。在相同工况条件下,刷式-迷宫密封的封严性能显著优于迷宫密封,正向预旋速度较大或转子自旋速度较低时,刷式-迷宫密封有效阻尼大于迷宫密封,转子系统的稳定性更好。
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关键词
刷式-迷宫密封
涡动转子法
泄漏流动
转子动力特性系数
数值模拟
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职称材料
迷宫-刷式密封泄漏流动和摩擦传热特性数值研究
被引量：
5
2
作者
张元桥
李军
+1 位作者
谢志毅
邓谷雨
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第12期89-99,共11页
为了探究结构参数和运行工况参数对迷宫-刷式密封泄漏流动和摩擦传热特性的影响规律,采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程耦合有限元分析(FEA)的方法,数值研究了围栏高度h_(b),前夹板与转子间隙h_(f),转速n和压...
为了探究结构参数和运行工况参数对迷宫-刷式密封泄漏流动和摩擦传热特性的影响规律,采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程耦合有限元分析(FEA)的方法,数值研究了围栏高度h_(b),前夹板与转子间隙h_(f),转速n和压比R_(p)对迷宫-刷式密封泄漏流动、温度分布以及转子热应力的作用规律。研究结果表明:刷丝束与转子的摩擦生热使得泄漏流量显著降低;R_(p)和h_(b)对接触式迷宫-刷式密封封严性能有着决定性作用。R_(p)和n升高使得摩擦热流密度和转子最高温升显著增大。h_(b)增大使得摩擦热流密度和转子最高温升先增大后减小;h_(f)增大使得摩擦热流密度先略微增大后减小,转子最高温升逐渐减小;转子最高温升随h_(b)或h_(f)增大的变化趋势取决于摩擦热流密度增幅和气流冷却作用增强幅度的相对大小。转子最高热应力随R_(p)和h_(b)升高而增大,随h_(b)增大而先增大后减小,随h_(f)增大而减小。
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关键词
迷宫
-
刷
式
密封
泄漏流动
摩擦传热
热应力
数值模拟
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职称材料
基于流固耦合的混合刷式密封流场特性与密封性能分析
3
作者
李昊
张桂昌
+1 位作者
霍维斌
唐鑫浩
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期158-169,共12页
刷丝在密闭气流的同时,受到高压降流体的影响,易造成不可恢复性形变和结构损耗,使得间隙间的气体泄漏量增加,加剧发动机推力的损耗。本文采用流固耦合模型,基于刷式-迷宫密封结构建立了混合刷式密封模型,进行了密封流场的非定常数值模拟...
刷丝在密闭气流的同时,受到高压降流体的影响,易造成不可恢复性形变和结构损耗,使得间隙间的气体泄漏量增加,加剧发动机推力的损耗。本文采用流固耦合模型,基于刷式-迷宫密封结构建立了混合刷式密封模型,进行了密封流场的非定常数值模拟,探究不同进出口压差条件下密封结构泄漏流动和结构形变特性,并结合泄漏量数据分析了混合刷式密封结构的密封效果。研究结果表明:受进出口气压差的影响,混合刷式密封的刷丝最大位移量超过刷丝束间隙值,其中处于刷丝束轴向末端的刷丝固定端是最容易发生损耗的危险位置。同工况下,混合刷式密封比刷式密封结构泄漏量可减少约18%。刷丝束整体随着压降的增加,在具有更大径向吹下量的同时也伴随着更强的刷丝扰动,但混合刷式密封流场中存在的气流涡旋可以消耗一部分气体能量,减小气流的泄漏速度,对不同压差条件的影响具有一定的适应能力。
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关键词
刷式-迷宫密封
流固耦合模型
迟滞效应
流场特性
形变
泄漏量
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职称材料
题名
刷式-迷宫密封泄漏流动和转子动力特性数值研究
被引量：
8
1
作者
张元桥
李志刚
李军
晏鑫
机构
西安交通大学叶轮机械研究所
出处
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第3期28-35,共8页
基金
国家重点研发计划资助项目(2017YFB0601804)
国家自然科学基金资助项目(51776152)
文摘
为评估刷式-迷宫密封的封严性能和偏心涡动时对转子安全稳定性的影响,采用基于涡动转子法和非线性Darcian多孔介质模型,建立了数值研究刷式-迷宫密封泄漏流动和转子动力特性的数学模型。研究了压比为1.96、3、4.49、6.9,进口预旋速度为-50、-30、0、30、50 m/s和4种转子自旋速度为3×10~3、7.5×10~3、1.5×10~4、2×10~4 r/min下刷式-迷宫密封泄漏流动特性和转子动力特性系数,并与传统迷宫密封进行了比较。研究结果表明:刷式-迷宫密封的泄漏量显著小于迷宫密封,在压比为6.9时,刷式-迷宫密封的有效间隙仅为迷宫密封的25.5%;刷式-迷宫密封的直接刚度随压比和进口预旋速度绝对值增大而增大,随转子自旋速度改变变化不明显;有效阻尼随进口预旋和转子自旋速度的升高而降低。刷丝束具有止旋作用,相比迷宫密封,刷式-迷宫密封的交叉刚度和有效阻尼对运行工况变化敏感度更低,且刷式-迷宫密封的直接刚度在研究工况范围内均大于迷宫密封,临界转速更高。在相同工况条件下,刷式-迷宫密封的封严性能显著优于迷宫密封,正向预旋速度较大或转子自旋速度较低时,刷式-迷宫密封有效阻尼大于迷宫密封,转子系统的稳定性更好。
关键词
刷式-迷宫密封
涡动转子法
泄漏流动
转子动力特性系数
数值模拟
Keywords
brush
-
labyrinth seal
whirling rotor method
leakage flow
rotordynamic coefficient
numerical simulation
分类号
TK474.7 [动力工程及工程热物理—动力机械及工程]
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职称材料
题名
迷宫-刷式密封泄漏流动和摩擦传热特性数值研究
被引量：
5
2
作者
张元桥
李军
谢志毅
邓谷雨
机构
中国工程物理研究院计算机应用研究所
西安交通大学叶轮机械研究所
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第12期89-99,共11页
文摘
为了探究结构参数和运行工况参数对迷宫-刷式密封泄漏流动和摩擦传热特性的影响规律,采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程耦合有限元分析(FEA)的方法,数值研究了围栏高度h_(b),前夹板与转子间隙h_(f),转速n和压比R_(p)对迷宫-刷式密封泄漏流动、温度分布以及转子热应力的作用规律。研究结果表明:刷丝束与转子的摩擦生热使得泄漏流量显著降低;R_(p)和h_(b)对接触式迷宫-刷式密封封严性能有着决定性作用。R_(p)和n升高使得摩擦热流密度和转子最高温升显著增大。h_(b)增大使得摩擦热流密度和转子最高温升先增大后减小;h_(f)增大使得摩擦热流密度先略微增大后减小,转子最高温升逐渐减小;转子最高温升随h_(b)或h_(f)增大的变化趋势取决于摩擦热流密度增幅和气流冷却作用增强幅度的相对大小。转子最高热应力随R_(p)和h_(b)升高而增大,随h_(b)增大而先增大后减小,随h_(f)增大而减小。
关键词
迷宫
-
刷
式
密封
泄漏流动
摩擦传热
热应力
数值模拟
Keywords
Labyrinth
-
brush seal
Leakage flow
Frictional heat transfer
Thermal stress
Numerical simulation
分类号
TK474.7 [动力工程及工程热物理—动力机械及工程]
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职称材料
题名
基于流固耦合的混合刷式密封流场特性与密封性能分析
3
作者
李昊
张桂昌
霍维斌
唐鑫浩
机构
中国民航大学航空工程学院
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期158-169,共12页
基金
中央高校基本科研业务费专项资金(3122017024)
中国民航大学研究生科研创新项目(2022YJS044)。
文摘
刷丝在密闭气流的同时,受到高压降流体的影响,易造成不可恢复性形变和结构损耗,使得间隙间的气体泄漏量增加,加剧发动机推力的损耗。本文采用流固耦合模型,基于刷式-迷宫密封结构建立了混合刷式密封模型,进行了密封流场的非定常数值模拟,探究不同进出口压差条件下密封结构泄漏流动和结构形变特性,并结合泄漏量数据分析了混合刷式密封结构的密封效果。研究结果表明:受进出口气压差的影响,混合刷式密封的刷丝最大位移量超过刷丝束间隙值,其中处于刷丝束轴向末端的刷丝固定端是最容易发生损耗的危险位置。同工况下,混合刷式密封比刷式密封结构泄漏量可减少约18%。刷丝束整体随着压降的增加,在具有更大径向吹下量的同时也伴随着更强的刷丝扰动,但混合刷式密封流场中存在的气流涡旋可以消耗一部分气体能量,减小气流的泄漏速度,对不同压差条件的影响具有一定的适应能力。
关键词
刷式-迷宫密封
流固耦合模型
迟滞效应
流场特性
形变
泄漏量
Keywords
Brush
-
labyrinth seal
Fluid
-
solid interaction model
Hysteresis effect
Flow field charac⁃teristics
Deformation
Leakage
分类号
V232.7 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
刷式-迷宫密封泄漏流动和转子动力特性数值研究
张元桥
李志刚
李军
晏鑫
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
8
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
迷宫-刷式密封泄漏流动和摩擦传热特性数值研究
张元桥
李军
谢志毅
邓谷雨
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
5
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
基于流固耦合的混合刷式密封流场特性与密封性能分析
李昊
张桂昌
霍维斌
唐鑫浩
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
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