齿问环形凹槽结构对直通篦齿封严特性影响的数值研究

合集下载

篦齿封严封油特性的数值与实验研究

篦齿封严封油特性的数值与实验研究崔垒;李国庆;韩戈;胡嘉麟;郭宝亭【摘要】The seal is an important unit of gas turbine air system,which has a significant effect on gas turbine byrinth seal, being the most typical seal form, is widely used for sealing oil and air.The air sealing characteristics were investigated extensively in the last several decades.However, there are few studies on the oil sealing characteristics of labyrinth seal in open literatures.The oil leakage of five different labyrinth seal geometric constructions was acquired under six pressure differentials numerically and two of them were verified experimentally.Then the three-dimensional air flow field of sealing gas which is used to avoid oil leakage was analyzed to obtain the influence of pressure differential, number of teeth,tooth cavity size and angle of oil-swinging tooth upon oil sealing characteristics.As a conclusion,because of the effects on pressure distribution,turbulent kinetic energy loss and flow route, the oil sealing characteristics change regularly.Pressure differential of 5 kPa is optimum,four-tooth labyrinth reduces leakage by 6.2% than three-tooth labyrinth,bigger tooth cavity is helpful and oil-swinging tooth of 60°acts better.%封严是燃气轮机空气系统中的重要单元,其密封特性对燃气轮机性能有重要影响.篦齿作为最传统的封严结构,广泛承担着封油封气的作用.目前对篦齿的研究集中于其封气性能,对其封油特性较少涉及.本文对5种不同篦齿封严结构在6个封严压差条件下进行二维数值计算,得到滑油泄漏量,并取其中2种结构进行了实验验证.通过三维数值计算,对篦齿内部起封油作用的封严气流场进行分析,从而得出封严压差、齿数、齿腔大小、甩油齿角度等参数对篦齿封油特性的影响规律.研究发现,由于不同参数会对篦齿内部封严气的压力分布、湍动能耗散、流动路径等产生影响,篦齿的封油效果也将随参数的变化发生规律性变化.5kPa封严压差效果最佳,齿数4相对齿数3泄漏量平均减少6.2%,大齿腔更利于封油,60°甩油齿表现更好.【期刊名称】《燃气轮机技术》【年(卷),期】2017(030)001【总页数】7页(P41-47)【关键词】篦齿封严;封油特性;数值分析;实验【作者】崔垒;李国庆;韩戈;胡嘉麟;郭宝亭【作者单位】中国科学院工程热物理研究所 ,北京 100190;中国科学院工程热物理研究所 ,北京 100190;中国科学院工程热物理研究所 ,北京 100190;中国科学院工程热物理研究所 ,北京 100190;中国科学院工程热物理研究所 ,北京 100190【正文语种】中文【中图分类】V231.3篦齿封严作为典型的封严结构，广泛用于密封轴承腔中的滑油，以及用作控制内部空气流的限流装置[1]。

转静态台阶篦齿封严结构泄漏特性的数值研究

性的影响。结果表明采用重整化群一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ｓ湍数相同时，上、下台阶篦齿的封严特性相当，泄漏系数比直通齿降低了３％，在不考虑转速和温度变化引起的间隙变０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。关键词：台阶篦齿；泄漏系数；轴向位置
ＬａｙｉｔｅｌｔＲｏａｉｎｌａｔｔｃＳａｅｂｒｎｈＳａｓａｔｔｏａｎｄＳａｉｔｔｓ
ＪＧｕｊｎＪＨｎｈＷａｇＺｅｇｅｉｏｉｏｇｕＪａｎｈｎｗｉ
２１年４月０１
润滑ＮＧ
Ａｐ．２１ｒ０１
第３６卷第４期
Ｖ０．６Ｎｏ４１３．
ＤＯＩ０３６／．ｓｎ０５：１．９９ｊｉ．２４—０５．０１．４０７ｓ１０２０．１１
ＡｂｔａｔＴｈｎｕｎｅｏｏａｉｇｓｅｄａｄｓｅｘａｏａｉｎｂｔｅｅｔｎｍｏｔｕｈｏｅｌｇｃａａｔｒｓｓｒｃ：ｅｉｆｅｃｆｒｔｔｐｅｎｔｐａｉｌｌｃｔｅｗｅｎｔｅｈａｄｓｏｈｂｓｎｓａｉｈｒｃｅｉ— ｌｎｏｎｔｓｏｔｐｌｂｒｎｈｓａｓｉｖｓｉａｅｙｎｍｅｃｔｏＴｈｅｕｈｗｔａｈｉｆｓｅａｙｉｔｅｌｗａｎｅｔｔｄｂｕｒａｍｅｈｄ．ｅｒｓｈｓｓｏｈｔｔｅＲＮＧ一ｔｒｕｅｃｄｌｗｉｈｃｇｉｌｕｂｌｎｅｍｏｅｔｓａｄｒｌｌｗｓｓｉｄｔｒｄｃｈｏｆｌｂｒｎｈｓａ．ｗａｄｓｅｎｏｗａｄｓｅａｙｉｔｅｌｈｖｉｌｒｔｎａｄｗａｌａｉｕｔｏｐｅｉｔｔｅｆｗｏａｙｉｔｅ１Ｕｐｒｔｐａｄｄｗｎｒｔｐｌｂｒｎｈｓａａｅｓｍｉｅｌａｓａｉｇｐｒｏｍａｃａｄｂｔａｅａｌａａｅｃｅｃｅｔ３ｅｎｅｒｎｅ，ｎｏｈｈｖｅｋｇｏｆｉｎ０％ｌｓｈｎｓｒｉｈ —ｈｏｇａｙｎｈｓａｏａｅｌｐ — ｌｆｉｅｓｔａｔａｇｔｔｒｕｈｌｂｒｔｅｌｒｔｓｍｅｓａａｉｆｈｅｒｍｅｅｓＩｏｏｓｄｒｎｈａｉｔｎｏｌａａｃａｓｄｂｏａｉｎａｄｔｍｐｒｔｒｈｎｅ．ｈｅｋｇｏｆｃｅｔｏａｔｒ．ｆｎｔｃｎｉｅｇｔｅｖｒａｉｆｃｅｒｎｅｃｕｅｙｒｔｔｏｎｅｅａｕｅｃａｇｔｅｌａａｅｃｅｉｎｆｉｏｉｓｅａｙｎｈｓａｉｅｒｙｄｃｅｓｓｗｉｈｎｒａｅｏｏａｉｇｓｅｄａｉｈｒｔｔｇｓｅｄ．ｅｌａａｅｃｅｃｅｔｔｐｌｂｒｔｅｌｌａｌｅｒａｅｔｔｅｉｃｅｓｆｒｔｔｎｐｅｔｈｇｏａｉｐｅＴｈｅｋｇｏｆｉｎｉｎｈｎｉｈｒｌｈｎｅｔｈｈｆｆｓｅｘａｏａｉｎｂｔｅｅｔｎｍｏｔｕｈａｄｙｃａｇｓｗｉｈｔｅｓａｔｏｔｐａｉｌｌｃｔｅｗｅｎｔｅｈａｄｓｏｈｂｓ．ｏＫｅｗｏｄ：ｔｐｌｂｒｎｈｓａ；ｅｋｇｏｆｉｉｎ；ｘａｏａｉｎｙｒｓｓｅａｙｉｔｅｌａａｅｅｅｆｅｔａｉｌｃｔｌｃｌｏ

基于正交法的直通篦齿封严齿形几何参数对换热特性影响的试验研究

基于正交法的直通篦齿封严齿形几何参数对换热特性影响的试验研究
张勃吉洪湖杜发青帅海山王丁陆海鹰２邓明春２
（１．南京航空航天大学能源与动力学院２．沈阳发动机设计研究所南京２１００１６：沈阳１１００１５）
２．ＳｈｅｎｙａｎｇＡｅｒｏｅｎｇｉｎｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１００１５）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆ２５ｍｏｄｅｌｓｔｈａｔａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｔａｂｌｅｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｉｎｌｆｕｅｎｃｅｏｆｈｅｔｇｅｏｍｅｔｒｙｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｉｆｎｔｉｐｔｈｉｃｋｎｅｓｓｔ，ｓｅａｌｃｌｅａｒａｎｃｅｃ，ｉｆｎｈｅｉｇｈｔｉｎｆｐｉｔｃｈＢ，ｆｒｏｎｔｉｆｎｔａｐｅｒａｎｇｌｅ口ａｎｄｂａｃｋｉｆｎｔａｐｅｒ
ｏｂｖｉｏｕｓｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｈｅｔｇｅｏｍｅｔｒｙｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｂｏｕｔｔｈｅｉｎｌｆｕｅｎｃｅｏｎｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｏｅｉｃｆｉｅｎｔ．Ｉｎａｌｌｏｆｔｈｅ

台阶型封严篦齿流动特性试验研究

台阶型封严篦齿流动特性试验研究发布时间：2022-09-23T03:29:51.111Z 来源：《科学与技术》2022年第5月第10期作者：邓维赵尊盛[导读] 篦齿在发动机空气系统中具有调节空气流路温度、压力、流量等状态参数以及重要部位封严的作用邓维赵尊盛中国航发湖南动力机械研究所中小型航空发动机叶轮机械湖南省重点实验室湖南株洲 412002摘要：篦齿在发动机空气系统中具有调节空气流路温度、压力、流量等状态参数以及重要部位封严的作用，因此在航空发动机上应用十分广泛。

掌握台阶型封严篦齿的流量特性对空气系统设计具有重要参考价值。

本文通过测量典型篦齿在不同转速、进出口条件下的流量，获得了台阶型篦齿封严泄漏的流动特性。

关键词：航空发动机空气系统台阶型篦齿现代航空发动机空气系统担负着为发动机提供安全可靠工作环境的重任，需确定、控制和保证发动机主要零部件及有关系统在整个发动机飞行包线内要求的内部工作环境以及热状态。

篦齿在发动机空气系统中具有调节空气流路温度、压力、流量等状态参数以及关键部位封严的重要作用，并广泛应用于航空发动机转-静装配间隙的密封。

封严篦齿具有结构简单、易于加工和成本低等优点。

其泄漏特性对空气系统的冷气流量分配有重要影响，一方面需要保证冷气供应量，以满足发动机冷却需求，另一方面需要减少冷气供应量，以降低发动机的性能损失。

因此控制封严篦齿的泄漏量、掌握其泄漏特性与相关参数的关系对空气系统的元件设计及分析过程中的模型校准等工作具有重要参考价值。

篦齿密封结构最常见的为直通型和台阶型，国内外对直通型篦齿密封的密封机理及影响规律作了大量研究。

文献[1]对直通型篦齿密封进行了数值分析和试验研究，得到几何参数对篦齿密封特性的影响。

文献[2]对台阶型篦齿密封进行数值分析，得到影响泄漏量的主要因素。

目前国内公开发表的有关台阶型篦齿密封的试验研究较少，且没有对真实尺寸台阶型篦齿密封进行泄漏测量。

本文通过高速密封试验台，对真实尺寸台阶型篦齿密封的泄漏情况进行了测量，获得了不同的篦齿结构参数及不同的压差下篦齿的泄漏流量大小，从而更全面掌握封严篦齿的泄漏特性，为空气系统封严设计提供充分参考与依据。

齿形几何参数对直通篦齿封严泄漏特性的影响

齿形几何参数对直通篦齿封严泄漏特性的影响李文凯;张勃;吉洪湖;陆海鹰;邓明春;杨晓明【摘要】The models of the straight-through labyrinth seals with different geometry parameters were designed,The ge-ometry parameters studied include seal clearance,fin number,fin pitch,fin height and fin tip thickness.The effect of geom-etry parameters on the sealing characteristics of the straight-through labyrinth seals were investigated numerically at differ-ent drop pressure ratios(the ratio of inlet and outlet pressure).The results show that the discharge coefficient is increased with the increasing of the drop pressure ratio,the seal clearance and the fin tip thickness,and decreased with the increasing of the fin height,the fin pitch and the fin number.The effect of seal clearance on the sealing characteristics is the maxi-mum,the following is fin number,fin pitch,fin height and fin tip thickness.The correlation formula of discharge coefficient about these parameters was fitted by the method of least squares.The calculation results of the fitted formula are in good a-greement with those obtained from numerical simulation,it can be used for the engineering design and calculation the laby-rinth seals.%建立不同封严间隙、齿高、齿距、齿宽、齿数等几何参数的直通篦齿模型，通过数值方法分析不同气动参数（进出口落压比）条件下几何参数变化对其泄漏特性的影响。

某型燃气轮机篦齿封严装置的数值分析

・
３・８
某型燃气轮机篦齿封严装置的数值分析
薛二鹏
（航工业南方航空工业（团）中集有限公司产品设计所，湖南株洲４２０）１２０摘要：用有限元软件ＡＳＳＦＯＲＮＣＦ对某型燃气轮机篦齿封严装置进行了分析，了篦齿封严的原理，使ＮＹ／ＬＴＡＤ探讨同时分
元，２１８４个节点。
命和维护具有重大影响，由于密封问题导致发动机故障和
事故的情况时有发生，随着燃气轮机性能的提高、循环参数增高及转子转速加大使密封条件日趋恶劣，密封导致的
问题日益突出 “。
某型燃气轮机的研制是国家８３目的分课题，６项其高压压气机前轴承腔滑油密封系统采用直通型篦齿封严装置和石墨环封严装置，用来阻止高压空气泄露到轴承腔及
轴承腔内的油气泄露到流道内，其封严效果对整个燃气轮
机的性能及可靠性有重要影响，本文就高压压气机前轴承
图２有限元模型
腔篦齿封严效果及篦齿封严的影响因素进行了分析。
１数值模型
某型燃气轮机轴承腔滑油密封的封严装置二维模型如图１由８，个齿腔和９个齿壁组成，齿顶间隙ｃ０２为．Ｉｎ齿顶宽ｔ０３ｎｎ齿宽Ｂ为２１１齿高１４ｒ。ｎ，ｌ为．ｌ，ｌ１，１１１．５Ｉｎｎ工作环境：口端空气温度４ｌ，进４Ｋ出口端空气温度２３Ｋ９。
ＮｕｅｉａａｙｅｆＬａｙｉｔｅｌｉｈｅＧｅｕｒｉｅＥｎｉｅｍｒｃｌＡｎｌｓｓｏｂｒｎｈＳａｎｔｓＴｂｎｇｎ
ＸＵＥｐｅｇＥｒｎ

直通式篦齿密封性能的数值模拟与试验研究

摘要：利用ＦＬＵＥＮＴ软件对过热蒸汽分级机转轴的篦齿密封的内部流场进行数值模拟，对影响其性能的部分因素进行分析。结果表明，篦齿密封两端压差对泄漏量的影响非常明显，压差越大，泄漏量越大；篦齿密封的泄漏量随着节流间隙宽度增大而增大，但两者是非线性的关系；在齿形角不变的情况下，篦齿空腔深度小于２ＩＴｌｍ时对密封泄漏量的影响很大，而空腔深度大于２ｍｍ时对密封泄漏量的影响很小；转轴转速对泄漏量基本没有影响。通过试验验证了数值模拟方法计算篦齿密封泄漏量的可行性。
ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＭｉａｎｙａｎｇＳｉｃｈｕａｎ６２１０１０，Ｃｈｉｎａ；
２．ＣｈｉｎａＡｖｉａｔｉｏｎＧａｓＴｕｒｂｉｎｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＪｉａｎｇｙｏｕＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＬａｂｙｒｉｎｔｈＳｅａｌ
ＺｈａｎｇＬｉｕｘｉａｎｇＣｈｅｎＪｕｎｄｏｎｇＧｅｎｇＸｕｈｕｉＷａｎｇＨｏｎｇＣｈｅｎＨａｉｙａｎ
（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｏｌｉｄＷａｓｔｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｏｆｔｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，

直通式篦齿封严特性的实验研究

6000 9000 12000 15000 雷诺数 Re
图 7 转速对泄漏系数的影响
4 结论
本文通过实验研究了真实尺寸下篦齿的泄漏特性，并分析了齿数、间隙以及转速对泄漏系数的影响，主要有以下几点结论：
1）在实验范围内，篦齿泄漏系数均随雷诺数的增加而增大； 2）在实验范围内，泄漏系数随齿数的增加而降低； 3）在实验范围内，同一雷诺数下，间隙越大，泄漏系数越小； 4）在实验范围内，同一雷诺数下，小间隙（s=0.4、0.5）时，转速对泄漏系数的影响不大；间隙为 s=0.6 时，有无转速对泄漏系数有明显区别，但各转速间的泄漏系数基本一致。
直齿
N=3 n=2000 s=0.4 s=0.5 s=0.6
3000 6000 9000 12000 15000 18000 雷诺数 Re
泄漏系数φ
0.025
0.020
0.015
0.010
0.005
0.000 0
直齿
N=4 n=2000 s=0.4 s=0.5 s=0.6
3000 6000 9000 12000 15000 18000 雷诺数 Re
工况泄漏系数明显偏大，封严效果最差；N=3、4 的工况泄漏系数基本一致，封严效果居于中间地位；N=5 的工况泄漏系数明显偏小，封严效果相对最好。这是由于齿数越多，齿槽空腔的数目越多，而从篦齿盘进口泄漏出去的气体大部分在每个齿槽空腔内旋转一周后才进入下一个齿槽空腔内，齿槽数目的增加实际上造成了泄漏出去的气体沿程阻力明显增大，流程明显增长，因而产生的泄漏就相对较小，即封严效果就相对要好一些。
/A D⋅s
，其中：
D
为由篦齿盘体外径测量的平均值。
篦齿封严结构中,以篦齿的泄漏系数作为评价其密封效果优劣的主要依据，为使实验数据

高转速对直通型篦齿封严特性影响的试验研究

术是有着巨大发展潜力的领域。与发动机气动部件
误差．但带来的问题是雷诺数的变化和试验结果在真实篦齿上使用的有效性。文献【】５首次考虑了试验模型放大比例对篦齿流量系数的影响，并对此做了
一
系列试验研究。究发现，同一试验工况下，３研在按：
的性能改进相比．改进封严技术是收益大而耗资少
的途径。我国现役和在研航空发动机主要采用篦齿
ｌ５ｌ和８ｌ放大后，量系数相差超过１％；相、：：流０在
同工况下，随着放大比例的增大，量系数减小。因流
此，大模型上的研究只能是定性研究。放国内此前的试验研究主要在静态放大模型上进行，对于旋转状
ｄａｎｏｈａｉｏｎｌｓｓｒｗｎｔｅｂｓｓｆａｙｅ．ａＫｅｒｓａｒｅｇｎ；ａｙｉｔｅｌｒｔｔｎｙｗｏｄ：ｅｏｎｉｅｌｂｒｎｈｓａ；ｏａｉｏ
１引言
通过对军用、民用航空发动机进一步提高性能的诸多潜力因素进行研究表明，改进和发展封严技
（ｈｎａｕｂｎｓｂｉｍｅｔＣｅｇｕ６００，ｈｎ）ＣｉＧｓｒｉｅＥｔｌｈｎ，ｈｎｄ１５０ＣｉａＴａｓａ
ＡｂｔａｔＬｂｒｔｅｌａｘｅｍｅｔｌｎｅｔａｅｏｄｔｒｎｈｆｃｓｏｔｔｎｌｓｅｄａｄｓｒｃ：ａｙｉｈｓａｓｅｐｒｎａｌｉｖｓｉｔｄｔｅｅｍｉｅｔｅｅｆｔｆｒａｉａｐｅｎｎｗｉｙｇｅｏｏｐｅｓｒａｉｎｔｅｌａａｅｔｒｕｈｔｅｓａ．ｈｆｃｓｏｔｔｎｌｐｅｎｔｅｆｗａａｔｒｕｉｇｒｓｕｅｒｔｏｈｅｋｇｈｏｇｈｅ１ＴｅｅｆｔｆｒａｉａｅｄｏｈｏｐｒｍｅｅｓｎｏｅｏｏｓｌｄｎｍｉｌａａｃｎｔｔｌａａｃｅｅａａｙｅｎｄｔｉｒｓｅｔｅｙＴｅｉｖｓｉａｉｎｅｃｍ— ｙａｃｃｅｒｎｅａｄｓａｉｃｅｒｎｅｗｒｎｌｚｄｉｅａｌｅｐｃｉｌ．ｈｎｅｔｔｎｏｃｖｇｏｐｓｅｄａｇｆｐｅｓｒａｉｎｏａｉｎｌｓｅｄＴｅｍａｎｒａｏｓｆｒｆｗｐｒｍｅｅｈｎｅａｓｓａｗｉｅｒｎｅｏｒｓｕｅｒｔａｄｒｔｔａｐｅ．ｈｉｅｓｎｏｏａａｔｒｃａｇｓｏｏｌ

篦齿结构对封严特性的影响

篦齿结构对封严特性的影响胡东旭;朱阳历;张雪辉;李文;陈海生【摘要】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.%Experimental models of straight-through and stepped labyrinth seals were designed to study the sealing performance of different typical labyrinth seals.By experimental and numerical methods,the sealing performances of straightthrough and stepped labyrinth seals under different pressure ratio and sealing clearance were compared,the effects of relative axial location of stepped labyrinth seal on the leakage,as well as the pressure distribution of labyrinth seals were studied.The results show that,at the same sealing length,the leakage coefficient of stepped labyrinth seal is less than straight one by about 45％.The change of sealing clearance has smaller influence on the leakage of stepped labyrinth seal compared with the straight one,indicating that the stepped labyrinth seal has better sealing stability.The relative axial location has a little effect onthe leakage under low pressure ratio.When the tooth tip is located at the middle of cover,the leakage of stepped labyrinth seal is the largest.The pressure distribution of stepped and straight-through labyrinth seals is similar,which shows a linear decrease.The numerical results show a pressure valley at the tooth tip and a pressure peak at a position of the cavity,which is different from the experimental results.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2017(042)010【总页数】7页(P80-86)【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【作者】胡东旭;朱阳历;张雪辉;李文;陈海生【作者单位】中国科学院工程热物理研究所北京100190;中国科学院工程热物理研究所北京100190;中国科学院工程热物理研究所北京100190;中国科学院工程热物理研究所北京100190;中国科学院工程热物理研究所北京100190【正文语种】中文【中图分类】V231.3;TH117.2篦齿封严因具有结构简单、易于维护、成本低、在高温和高转速下可靠性高等优点，成为流体机械中应用非常广泛的一种非接触密封类型。

齿型夹角对迷宫密封性能影响的数值研究

维普资讯
２００７年３月
润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮＮＧＩＥＮＥＥＲＩＮＧ
Ｍａ０７Ｌ２０
第３２卷第３期
Ｖ０．２Ｎ戗３１３
齿型夹角对迷宫密封性能影响江苏南京２０ｌ）ｌ０６
（南京航空航天大学航空宇航学院人机与环境工程系
基摘要：ＬＥＴ软件对相关文献的实验模型进行数值计算，ＦＵＮ证明了所用计算方法的可靠性。模拟计算了６种不同等鼍鼍腰梯形齿的迷宫流场，并分析其密封机制，探讨了梯形齿夹角的变化对泄漏特性的影响。研究结果表明：当其它结构尺
ｅｔｔｔｌｐｅｓｒａｉｓｏｉｃａｇｏｆｃｅｔｉｉｆｒｎ．ｅｄｓｈｇｏｆｃｅｔｎｒａｅｔｈｎｒａｅｏｈａｎｏａｒｓｕｅｒｔｎｄｓｈｅｃｅｉｎｓｄｆｅｅｔＴｉｃａｅｃｅｉｎｓｉｃｅｓｓｗｉｔｅｉｃｅｓｆｔｅｒ — ｏｒｉｈｒｉｈｔｏｗｈｎｔｅａｇｅｉｏｓａｔＡｎｈｈｎｅｏｉｃａｇｏ佑ｃｅｔｓｉｃｅｓｄｗｉｈｔｅｉｃｅｓｆｔｅｒｔｏａｄｔｅｉｅｈｎｌｓｃｎｔｎ．ｄｔｅｃａｇｆｄｓｈｅｃｅｉｎｓｉｎｒａｅｔｈｎｒａｅｏｈａｉｎｈｒ
寸一定，随着梯形齿夹角的增大，迷宫密封的泄漏量减小，存在着最佳角度使得泄漏量最小；同一齿型角，在不同压比
下，对泄漏系数的程度是影响不同的；不同齿型角，在不同压比下，对泄漏系数的影响程度也是不同的，随压比的互增

齿形角对迷宫密封性能影响的流固耦合分析

齿形角对迷宫密封性能影响的流固耦合分析
这个问题的回答需要较为专业的领域知识，需要进行较为详细的讨论。

以下是我的建议：
首先，齿形角对迷宫密封性能的影响需要进行流固耦合分析，考虑到这是一个比较复杂的问题，我们需要先做出一些简化假设，以便能够对问题进行分析。

假设我们有一个简化的模型，它由一个齿形角和一个迷宫密封系统组成。

为了进行流固耦合分析，我们需要考虑以下几个因素：
1. 齿形角的形状和大小：齿形角的形状和大小将影响密封系统内部的压力和流动的速度分布。

因此，如果我们想要对齿形角的影响进行分析，我们需要对其形状和大小进行建模。

2. 材料的力学性能：密封系统的材料的力学性能会影响其对压力和流动的耐受能力。

因此，我们需要考虑材料的弹性模量、泊松比和拉伸强度等参数，以便确定密封系统的刚度和强度。

3. 流场的特性：流场的特性将决定内部压力和流动的分布和速度。

我们需要考虑流动速度、黏性、密度等参数，以便确定流场的特性。

基于以上假设和分析，我们可以使用CFD（计算流体动力学）软件对密封系统进行数值建模和计算，以便评估齿形角对其性能的影响。

通过对不同齿形角形状和大小的模型进行计算和比较，我们可以得到齿形角对迷宫密封性能的影响规律和趋势。

齿形角对迷宫密封性能影响的流固耦合分1

齿形角对迷宫密封性能影响的流固耦合分析
齿形角是指迷宫密封件中两个互相嵌套的齿形构件之间的角度。

在迷宫密封件中，齿形角的大小会对密封性能产生影响。

为了分析齿形角对密封性能的影响，需要进行流固耦合分析。

首先，对迷宫密封件中的流体进行数值模拟，计算流体在不同齿形角下的流动情况。

通过此步骤可以得到不同齿形角下的流体流动速度和压力分布情况。

然后，根据流场模拟结果，对迷宫密封件的固体结构进行有限元分析，计算迷宫结构在不同齿形角下的变形情况。

该步骤可以得到迷宫密封件在不同齿形角下的张力分布情况。

最后，将流场模拟和有限元分析结果结合起来，进行流固耦合分析，得出不同齿形角下迷宫密封件的密封性能。

该步骤可以分析迷宫密封件在不同齿形角下的泄漏情况和密封性能。

总体来说，流固耦合分析是一个复杂的分析过程，需要使用计算流体力学和有限元分析等多种数值模拟技术进行模拟计算。

直通式篦齿密封性能的数值模拟与试验研究

直通式篦齿密封性能的数值模拟与试验研究张留祥;陈俊东;耿旭辉;王红;陈海焱【摘要】The internal flow of the straight labyrinth seal of superheated steam classifier rotor shaft was numerically sim-ulated by software FLUENT,and parts of the effect factors on straight labyrinth seal were studied.The results show that the leakage of labyrinth seal is obviously impacted by the pressure differential,and it is increased with the increase of pressure differential.The leakage of labyrinth seal is increased with the increase of the throttle gap width,but the relation is non-lin-er.Under the condition of the tooth profile angle is constant,the labyrinth seal cavity depth has great influence on the leak-age when it is less than 2 mm,and has little influence on the leakage when it is more than 2 mm.The speed of the rotating shaft has no influence on the leakage.The feasibility to calculating the leakage of labyrinth seal with numerical simulation method was validated by the experiments.%利用 FLUENT 软件对过热蒸汽分级机转轴的篦齿密封的内部流场进行数值模拟，对影响其性能的部分因素进行分析。

航空发动机篦齿封严特性数值模拟

航空发动机篦齿封严特性数值模拟赵海刚;刘振侠【摘要】本文运用数值计算方法,从分析齿腔内流场和篦齿顶板换热的角度研究了篦齿的封严特性.通过多种工况的计算,分析了雷诺数和齿顶宽与齿隙之比(T/C)对篦齿腔内流动、压降损失以及齿腔顶板换热系数的影响.计算数据和实验数据吻合良好,误差较小.研究表明:雷诺数、齿顶宽与齿隙之比影响着齿腔内部流动和换热的状态,是决定篦齿封严效果的主要因素.【期刊名称】《燃气涡轮试验与研究》【年(卷),期】2010(023)001【总页数】5页(P26-30)【关键词】航空发动机;直通式封严篦齿;雷诺数;换热系数【作者】赵海刚;刘振侠【作者单位】中国飞行试验研究院,陕西,西安,710089;西北工业大学,动力与能源学院,陕西,西安,710072【正文语种】中文【中图分类】V231.31 引言在现代航空动力装置中，封严篦齿作为重要的密封元件得到了非常广泛的应用，其密封性能也极大地影响着发动机性能的发挥[1]。

目前，已有不少学者从静态旋转、热边界以及结构等角度研究了封严篦齿的密封机理[1～6]。

本文将数值计算和实验研究相结合，从雷诺数、齿顶宽与齿隙之比影响篦齿腔内流动状态和篦齿顶板换热的角度，对齿腔中流动规律和特点以及篦齿齿腔换热特性进行了深入的探讨和研究，通过多种工况的计算与分析，得到了雷诺数和齿顶宽与齿隙之比对篦齿封严性能影响的规律，并得出几点具有工程价值的结论。

2 实验装置与测量方法介绍此次实验在吸气式风洞中完成，整个实验装置分为进口段、均匀段、实验段、恢复段和收缩段5个部分。

其中实验段示意图如图1所示：由尺寸放大30倍的5个直通齿和4个齿腔组成。

齿高H为200 mm，齿距B为200 mm，齿顶宽T为20 mm，齿隙C可调。

风洞实验的雷诺数范围5000～100000，齿顶宽与齿隙之比(T/C)范围3.0～0.5。

图1 实验段直通篦齿分布图Fig.1 Location of straight labyrinth in experiment section实验中采用圆柱三孔针旋转法来测量流场中的压力，通过测量的总压、静压、速度偏转角计算x方向和y方向的速度分量。

基于能量法的篦齿封严环气弹稳定性数值研究

基于能量法的篦齿封严环气弹稳定性数值研究苏国征;孙丹;李玉;王志;任国哲【期刊名称】《推进技术》【年(卷),期】2024(45)5【摘要】针对航空发动机篦齿封严环气弹稳定性问题,采用基于三维插值及非定常动网格技术的能量法,建立了篦齿封严环气弹稳定性数值求解模型。

在验证数值方法准确性的基础上,研究了供气压力、转速和进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性的影响,分析了篦齿封严环气动力、气动功分布特性,揭示了进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性的影响机理。

研究表明:在本文研究中,外篦齿封严环相对于内篦齿封严环更易发生气弹失稳;随供气压力增加,外篦齿封严环气弹稳定性呈现降低趋势,当供气压力为0.55 MPa和0.7 MPa时,外篦齿封严环存在气弹失稳的风险;转速2000r/min和4000 r/min相对于6000 r/min具有更大的气弹失稳风险。

相比于360°圆周进气,90°圆周进气的外篦齿封严环气动力存在相互抵消的耦合作用,所以90°圆周进气的外篦齿封严环具有较高的气弹稳定性。

篦齿封严环在发生气弹失稳时,齿腔底部做功占总气动功百分比会显著增加,故在进行结构优化时,可改变齿腔底部的结构参数以对篦齿封严环气弹稳定性进行改善。

【总页数】10页(P187-196)【作者】苏国征;孙丹;李玉;王志;任国哲【作者单位】沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室;沈阳航空航天大学沈阳市透平机械先进密封技术重点实验室【正文语种】中文【中图分类】V233.1【相关文献】1.篦齿封严封油特性的数值与实验研究2.基于正交法的直通篦齿封严齿形几何参数对换热特性影响的试验研究3.基于数值模拟的矩形凹槽对直通型篦齿封严特性影响研究4.篦齿封严气弹稳定性影响因素研究5.周向进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性影响研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

圆形微凹坑织构对动压滑动轴承润滑性能的影响

圆形微凹坑织构对动压滑动轴承润滑性能的影响滑动轴承是支撑轴类零件并使承载面间能作相对滑动的重要机械元件。

滑动轴承的摩擦磨损是影响轴承寿命、轴承工作效率的重要因素。

表面织构技术对降低缸套、活塞环、轴承和刀具等接触润滑表面的摩擦、磨损效果显著。

但目前针对滑动轴承内圆表面微圆凹坑织构对轴承摩擦润滑特性的研究甚少。

基于理论分析和试验验证,本文对圆形微凹坑织构动压滑动轴承的摩擦润滑性能展开深入研究,为圆形微凹坑织构动压滑动轴承的应用和优化设计奠定新的理论基础。

根据流体动压润滑机理,建立含有圆形微凹坑织构的动压滑动轴承数学模型。

推导圆形微凹坑织构动压滑动轴承油膜厚度方程;讨论二维Reynolds方程的应用和边界条件;对偏微分方程和求解区域网格进行离散化处理;采用有限差分法和松弛迭代法求解Reynolds方程。

以上述理论为基础对圆形微凹坑织构动压滑动轴承模型进行数值解析。

基于MATALB平台,设计织构化动压滑动轴承油膜压力,承载力和摩擦力的求解程序;辨明圆形微凹坑织构轴承油膜厚度、压力分布形式和原理;探究织构分布位置,织构间距,织构深度及其排布形式等对动压润滑轴承油膜压力分布,承载力及运转摩擦力的影响规律。

研究表明,织构在升压区时,动压滑动轴承能取得较好的减摩增润效果;织构深度为5~15μm时,轴承压力分布更优;轴承最大可以减小8.1%的摩擦力;织构间距为200μm,深度为8μm,织构交叉排布时,轴承的综合承载、减摩润滑性能最优。

最后,对圆形微凹坑织构动压滑动轴承进行摩擦试验研究。

选择黄铜和轴承钢两种材料,采用激光加工方法分别制备6种不同参数的圆形微凹坑织构试件;在M-2000型摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验;分析不同织构试件的减摩润滑效果。

试验表明,对于确定的工况,多个织构单元试件的减摩效果优于单个织构单元试件;相同织构尺寸和数量组成的不同织构排列形式对试件的减摩润滑效果也不同。

篦齿结构对封严性能的影响

篦齿结构对封严性能的影响
杨淋麟;张丽;朱惠人
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2013(013)033
【摘要】基于数值模拟方法建立二维篦齿模型.通过多种工况的计算,从分析齿腔内流场研究不同齿顶边缘以及齿顶倒角半径大小变化对封严特性的影响;并通过分别改变篦齿前后边倾斜角度,确定篦齿最佳倾斜度.将计算数据和实验数据进行比较,发现变化规律一致,误差较小.研究表明:齿顶倒角半径是影响篦齿封严效果的重要因素.倒角半径小于0.07mm时,增大0.02mm,泄漏系数增大2％;倒角半径大于
0.07mm时,每增大0.02mm,泄漏系数增大1％左右.当篦齿前倾角为20°左右,后倾角为35°～40°时为篦齿最佳倾斜度,且后倾角对篦齿封严的影响大于前倾角.
【总页数】5页(P10069-10073)
【作者】杨淋麟;张丽;朱惠人
【作者单位】西北工业大学动力与能源学院,西安 710072;西北工业大学动力与能源学院,西安 710072;西北工业大学动力与能源学院,西安 710072
【正文语种】中文
【中图分类】V231.3
【相关文献】
1.篦齿封严流动及其对压气机静子性能的影响 [J], 孟德君;邢雷;李坚
2.浮升力对盘缘篦齿封严性能的影响 [J], 董伟林;王锁芳;夏子龙
3.某小型涡轮不同篦齿封严结构性能分析 [J], 石书成;董学智;刘锡阳;高庆;陈海生;谭春青
4.篦齿结构磨损对封严性能的影响 [J], 袁紫琪;宁方飞
5.压气机级间台阶篦齿封严的封严性能研究 [J], 何振鹏; 王伟韬; 刘佳杭
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。