磁性液体密封液体介质结构实验研究及优化设计

1

作者 钱乐平 沈小丽 +1 位作者 黄勇 邵中魁 《机电工程》 北大核心 2025年第3期481-490,共10页

磁性液体密封具有无磨损、自洁净、寿命长、全过程零泄漏等优点,被广泛应用于真空及气体密封领域,然而其在用于密封液体介质时,密封性能较差。针对上述问题,在现有磁性液体密封结构的基础上,进行了磁性液体密封液体介质结构研究及优化... 磁性液体密封具有无磨损、自洁净、寿命长、全过程零泄漏等优点,被广泛应用于真空及气体密封领域,然而其在用于密封液体介质时,密封性能较差。针对上述问题,在现有磁性液体密封结构的基础上,进行了磁性液体密封液体介质结构研究及优化设计。首先,提出了四组磁性液体密封与阶梯式迷宫密封组合的密封结构形式;然后,利用有限元方法,借助ANSYS电磁场模块及Fluent软件,对四组组合密封结构开展了磁场和流场仿真计算及分析研究;最后,为了验证上述仿真优化方法的可行性,搭建了实验台,进行实验研究和对比分析。研究结果表明:仿真计算中,四组组合密封结构相比典型磁性液体密封结构,耐压能力均有显著提升,其中最大提升幅度可达到201.05%,最小提升幅度为17.80%;同时,四组组合密封结构中,耐压能力最大的第三组结构可达到耐压能力最小的第四组结构的2.56倍;实验结果表明,第三组组合密封耐压能力最大值为1.22 MPa,相比仿真结果下降了23.67%,但相比典型磁性液体密封仍提高了144%,从而验证了该仿真优化设计方法的可行性。由此可推断出,阶梯型迷宫路径结构对组合密封整体的耐压能力影响较大;合理设计阶梯型迷宫密封结构,增加迷宫路径的转折突变,能够提高组合密封结构的整体耐压能力。 展开更多

关键词 磁性液体密封结构 阶梯式迷宫密封 密封性能 组合密封结构 耐压分析 FLUENT

在线阅读 下载PDF 职称材料

离心压缩机齿轮箱内腔压力平衡系统的试验研究

2

作者 葛玉柱 雷雪梅 杜海英 《润滑与密封》 北大核心 2025年第6期168-175,共8页

综合考虑气动部件、密封组件、齿轮传动、透气组件等的参数和特性,对离心压缩机齿轮箱的腔压平衡系统和参数的影响特性进行分析与试验研究。分析保持内腔压力平衡的结构,设计内腔压力平衡系统的试验方案,研究压缩机各参数变化对齿轮箱... 综合考虑气动部件、密封组件、齿轮传动、透气组件等的参数和特性,对离心压缩机齿轮箱的腔压平衡系统和参数的影响特性进行分析与试验研究。分析保持内腔压力平衡的结构,设计内腔压力平衡系统的试验方案,研究压缩机各参数变化对齿轮箱内腔压力、压力平衡孔处压力、润滑油泄漏、透气帽滤芯寿命的影响,对压缩机低压大流量工况时出气带油的原因进行分析。结果表明:内腔压力受压缩机流量和出口压力、气封结构及参数、压力平衡孔面积、油封结构及参数、透气帽滤芯等因素的影响;内腔压力随压缩机出口压力和透气帽滤芯含油率的降低而降低,出口压力过低时会出现压缩机出气带油;相比直密封结构,阶梯密封结构具有更优的密封效果,能够降低齿轮箱内腔压力至少13.7%,且能够使压缩机在低出口压力下运行的适应能力提高20%;压力平衡孔面积对齿轮箱腔压和透气帽滤芯使用寿命的影响较大,压缩机设计时应尽量选取较大的压力平衡孔面积。 展开更多

关键词 离心压缩机 齿轮箱 压力平衡系统 泄漏 阶梯密封

在线阅读 下载PDF 职称材料

分流通道对台阶型篦齿封严性能影响研究

3

作者 董红伟 谭晓茗 +1 位作者 张庆才 张靖周 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期622-629,共8页

为提高涡轮级间篦齿的封严性能,设计了一种带分流通道的台阶型篦齿封严结构,研究了不同压比与转速下分流通道对篦齿封严泄漏特性和传热特性的影响规律,并与光滑篦齿进行对比。结果表明:在衬套上增设一个分流通道后,处于通道出口处的气... 为提高涡轮级间篦齿的封严性能,设计了一种带分流通道的台阶型篦齿封严结构,研究了不同压比与转速下分流通道对篦齿封严泄漏特性和传热特性的影响规律,并与光滑篦齿进行对比。结果表明:在衬套上增设一个分流通道后,处于通道出口处的气流在离心力作用下被卷吸进通道,增强了篦齿的封严效果;分流通道的周向间隙率β越大,封严效果越佳,当周向间隙率β为3时,绝热壁面流量系数为13.47%,绝热壁面风阻温升为48.7 K;分流通道数量增加,篦齿的泄漏加剧;随着压比增加,密封泄漏量增大,分流通道可以引导核心射流回流,故泄漏量增速逐渐变缓而绝热壁面风阻温升增速加剧;当转速从3×10^(3)r/min增加到2.1×10^(4)r/min,气流摩擦耗散加剧,篦齿绝热壁面流量系数逐渐降低,绝热壁面风阻温升逐渐升高,分流通道对高转速下篦齿的封严效果提升显著。 展开更多

关键词 数值模拟 分流通道 台阶型篦齿封严 流量系数 风阻温升

在线阅读 下载PDF 职称材料

高低齿汽封与蜂窝汽封及孔式阻尼汽封密封性能的比较 被引量：12

4

作者 江路毅 刘网扣 +1 位作者 张兆鹤 崔琦 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第7期508-512,共5页

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... 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%. 展开更多

关键词 高低齿汽封 蜂窝汽封 孔式阻尼汽封 密封性能

在线阅读 下载PDF 职称材料

高速旋转的汽轮机隔板密封内流体流动的模拟 被引量：10

5

作者 李军 晏鑫 +1 位作者 陈中凯 丰镇平 《动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期329-332,共4页

采用数值求解粘性Navier-Stokes方程,研究考虑轴旋转效应的汽轮机高低齿迷宫式隔板密封内流体流动特性及其影响因素。采用有限体积方法离散控制方程,紊流模型采用标准k-ε两方程模型进行求解。数值模拟了三种齿间距下不同压比时的高低... 采用数值求解粘性Navier-Stokes方程,研究考虑轴旋转效应的汽轮机高低齿迷宫式隔板密封内流体流动特性及其影响因素。采用有限体积方法离散控制方程,紊流模型采用标准k-ε两方程模型进行求解。数值模拟了三种齿间距下不同压比时的高低齿迷宫式隔板密封内部的流场特性,并且计算了相应的无量纲流量系数。计算结果揭示了隔板密封内由于环形腔室和高低齿的作用导致密封内流体的动能有效地耗散为热能,起到了密封的作用。研究结果表明:在相同的几何结构下,压比的增加导致密封泄漏量的减小;在相同的压比条件下,密封的泄漏量随着齿间距的减小而减小。 展开更多

关键词 动力机械工程 汽轮机 高低齿迷宫式密封 NAVIER-STOKES方程 无量纲流量系数 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

高转速下台阶篦齿流动特性的实验与计算 被引量：7

6

作者 雷昭 孔晓治 +1 位作者 刘高文 冯青 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期2588-2596,共9页

对航空发动机压气机级间台阶篦齿封严进行了实验与计算研究。在不同压比(1.05~1.3)下,研究了转速(1.5~7.2kr/min)对篦齿的工作间隙变化、泄漏特性、温升特性和旋流特性的影响,并选取典型实验工况进行了数值模拟。研究表明实验结果与数... 对航空发动机压气机级间台阶篦齿封严进行了实验与计算研究。在不同压比(1.05~1.3)下,研究了转速(1.5~7.2kr/min)对篦齿的工作间隙变化、泄漏特性、温升特性和旋流特性的影响,并选取典型实验工况进行了数值模拟。研究表明实验结果与数值计算结果符合良好。随转速的增大,工作间隙减小,泄漏流量降低,两者最大降幅在40%左右;较小压比时流量系数微弱降低,较大压比时流量系数微弱增大。系统风阻温升随转速的增大而增大,且转速越大温升越快,最大温升为36K。另外,出口旋转盘腔同一径向位置的旋转比随转速的增大而增大,最大可达0.398;同一转速下,随出口旋转盘腔径向位置的增大,旋转比降低。 展开更多

关键词 压气机 级间封严 台阶篦齿 流量系数 风阻温升 旋转比

在线阅读 下载PDF 职称材料

篦齿结构对封严特性的影响 被引量：3

7

作者 胡东旭 朱阳历 +2 位作者 张雪辉 李文 陈海生 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2017年第10期80-86,共7页

根据旋转机械中常见的篦齿密封结构设计直通型和台阶型2组篦齿密封实验模型,实验研究篦齿密封的封严特性。通过实验和数值方法比较不同进出口压比和节流间隙下2组篦齿密封的封严特性,研究台阶篦齿与衬套轴向相对位置对封严特性的影响,... 根据旋转机械中常见的篦齿密封结构设计直通型和台阶型2组篦齿密封实验模型,实验研究篦齿密封的封严特性。通过实验和数值方法比较不同进出口压比和节流间隙下2组篦齿密封的封严特性,研究台阶篦齿与衬套轴向相对位置对封严特性的影响,探究篦齿内部沿程压力分布情况。研究结果表明:在密封长度相同的条件下,台阶齿泄漏系数比直通齿降低了约45%;台阶齿对节流间隙变化的敏感性要低于直通齿,表明台阶型篦齿性能稳定性优于直通齿;低压比时泄漏量受台阶篦齿与衬套轴向相对位置的影响很小;在文中条件下当齿尖位于衬套台阶中心位置时,篦齿密封的泄漏量最大;直通型和台阶型篦齿沿程压力系数的分布基本相同,都近似线性降低;与实验结果不同,数值计算结果表明台阶齿在齿尖处存在压力突降,而在齿腔中存在一个压力突峰。 展开更多

关键词 直通型篦齿 台阶型篦齿 泄漏系数 压力分布 封严特性

在线阅读 下载PDF 职称材料

台阶齿蜂窝衬套封严结构风阻特性的研究 被引量：3

8

作者 纪国剑 吉洪湖 +2 位作者 黄云霞 帅海山 王政伟 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期43-47,共5页

对台阶齿-蜂窝衬套篦齿封严结构的泄漏特性和风阻特性进行数值模拟,得到流体的泄漏特性和风阻特性随转速、压比、节流间隙和蜂窝结构参数的变化规律。结果表明:泄漏流体风阻生热总温升随转速和蜂窝单元直径的增大而增大,随压比和节流间... 对台阶齿-蜂窝衬套篦齿封严结构的泄漏特性和风阻特性进行数值模拟,得到流体的泄漏特性和风阻特性随转速、压比、节流间隙和蜂窝结构参数的变化规律。结果表明:泄漏流体风阻生热总温升随转速和蜂窝单元直径的增大而增大,随压比和节流间隙的增大而减小;蜂窝深度对风阻生热影响不大,基本可以忽略。 展开更多

关键词 台阶篦齿 蜂窝衬套 泄漏特性 风阻生热

在线阅读 下载PDF 职称材料

转静态台阶篦齿封严结构泄漏特性的数值研究 被引量：5

9

作者 纪国剑 吉洪湖 王政伟 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期73-76,共4页

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... 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。 展开更多

关键词 台阶篦齿 泄漏系数 轴向位置

在线阅读 下载PDF 职称材料

阶梯式迷宫密封泄漏量和动特性数值研究 被引量：3

10

作者 刘晓锋 《华北电力大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2009年第6期58-63,共6页

涡动转子与迷宫密封中的泄漏流体相互作用能产生诱发涡轮机械失稳的气流激振力。迷宫密封动特性系数能描述激振力的重要特性。传统的迷宫密封动特性分析方法基于整体流动理论,尽管求解迅速,但对工作在小间隙、高速、高压条件下的密封动... 涡动转子与迷宫密封中的泄漏流体相互作用能产生诱发涡轮机械失稳的气流激振力。迷宫密封动特性系数能描述激振力的重要特性。传统的迷宫密封动特性分析方法基于整体流动理论,尽管求解迅速,但对工作在小间隙、高速、高压条件下的密封动特性预测精度不高,且不适用于求解复杂结构密封的动特性。为了提高迷宫密封动特性的预测精度,利用三维计算流体动力学方法模拟迷宫密封内部流动。这一方法适合于任意齿形和结构的迷宫密封,当仅计算泄漏量时采用轴对称模型,计算激振力采用三维偏心模型。计算结果与实验数据比较,表明计算流体动力学方法预测阶梯迷宫密封的泄漏量和动特性系数精度较高。 展开更多

关键词 阶梯式迷宫密封 泄漏量 动特性系数 计算流体动力学 整体流动理论

在线阅读 下载PDF 职称材料

压气机级间台阶篦齿封严的封严性能研究 被引量：3

11

作者 何振鹏 王伟韬 刘佳杭 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期21-31,共11页

以压气机级间的三台阶篦齿封严结构为研究对象,研究篦齿封严间隙、篦齿深度、篦齿前后倾角、衬套开槽的深度对台阶篦齿封严的泄漏特性、温升特性和旋流特性的影响。研究结果表明:篦齿封严间隙和篦齿前倾角对封严性能有较大影响;随封严... 以压气机级间的三台阶篦齿封严结构为研究对象,研究篦齿封严间隙、篦齿深度、篦齿前后倾角、衬套开槽的深度对台阶篦齿封严的泄漏特性、温升特性和旋流特性的影响。研究结果表明:篦齿封严间隙和篦齿前倾角对封严性能有较大影响;随封严间隙的减小,实际泄漏流量明显减小、风阻温升明显增大、旋转比减小,封严间隙从1.0mm减小到0.2mm,实际泄漏流量减小幅度为73%,系统的风阻温升增大幅度为78K,系统旋转比从0.33减小到0.27;随篦齿前倾角的增大,实际泄漏流量微弱减小、风阻温升微弱增大,而前倾角对系统的旋转比影响不大,前倾角从0°增大到30°,实际泄漏流量减小幅度为20%,系统风阻温升增大幅度为7K。因此,可以通过适当减小封严间隙和增大篦齿前倾角来达到减小泄漏流量的目的。 展开更多

关键词 压气机 级间封严 台阶篦齿 泄漏特性 温升特性 旋流特性

在线阅读 下载PDF 职称材料