台阶齿蜂窝衬套封严结构风阻特性的研究

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开题报告(徐玉超)

开题报告题目名称蜂窝-梳齿密封模型级的确定与相似设计准则的建立题目来源 B 题目类型 2 导师姓名徐万福学生姓名徐玉超班级学号0701014232 专业机械设计制造及自动化一、课题背景和意义在高速旋转的流体机械中为了减少介质泄漏，提高效率，通常需要采用各种封严措施，其中篦齿密封（Labyrinth Seal）和蜂窝密封（Honeycomb Sea l）是非接触式动态密封中重要的应用。

随着透平式流体机械向着高参数大排量方向的发展，为了提高效率，要求密封间隙越来越小，而篦齿密封转子的流体激振问题也越来越突出。

此外，在排气压力高达40~50MPa 的离心压缩机上，篦齿式密封的强度也存在安全隐患。

蜂窝密封是迷宫密封的另一种结构形式，是工业上针对高温及高压差工况下开发出来的高级密封技术。

蜂窝密封不仅封严特性好，还有很好的动力学特性，随着蜂窝芯格的加工和焊接工艺的不断改进，采用蜂窝密封技术的成本正不断降低。

蜂窝密封在高效大功率流体机械中有广泛的应用，特别是在大功率蒸汽轮机航、空燃气轮机及高压力离心式压缩机中应用越来越多。

与传统的密封相比，蜂窝密封最大的特点是可以改善转子的稳定性。

例如许多高压力离心压缩机和高压液氧液氢涡轮泵应用蜂窝密封替代梳齿密封，可以抑制密封流体激振，使转子运行平稳。

由于蜂窝密封在较小的密封间隙下(甚至无安装间隙)，仍具有很好的动力学特性，且不会损伤转子。

燃气轮机和汽轮机应用蜂窝密封，一方面是为了改善转子转动的稳定性；而更主要的一方面是由于减小了密封间隙，从而达到了降低漏气量、提高效率的目的。

蜂窝密封还具有收集微小水滴进行去湿的功能，减少了水滴对叶片的冲蚀，提高了叶片的可靠性。

有些汽轮机由于蒸汽激振，无法满负荷工作，蜂窝密封则可以提供较大的阻尼。

此外，采用蜂窝密封还能保证叶片或梳齿不与缸体产生摩擦。

虽然国内外学者对于蜂窝密封做了大量的研究工作，但蜂窝密封的封严效果目前还是以实测为主，由于蜂窝密封结构的复杂性，起封严机理的理论研究远远落后于实际应用，蜂窝密封虽然已经广泛的应用在各个行业，但仍然缺少相关的理论研究。

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]。

蜂窝填充梯度吸能结构力学特性试验研究

第53卷第5期2022年5月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.53No.5May 2022蜂窝填充梯度吸能结构力学特性试验研究王晋乐1，田洪雷1，赵士忠1，杨紫2,3,4，姚曙光2,3,4(1.中车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心，山东青岛，266000；2.中南大学轨道交通安全教育部重点实验室，湖南长沙，410075；3.中南大学轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室，湖南长沙，410075；4.中南大学轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心，湖南长沙，410075)摘要：为实现碰撞变形顺序有序可控，功能梯度思想在吸能结构设计逐渐得到应用。

为减小某动车组吸能结构在冲击过程中变形顺序的不确定性，采用蜂窝结构尺寸、诱导结构和强化加强筋板的梯度化设计思想，提出一种蜂窝填充梯度吸能结构，通过准静态压缩试验、刚性墙撞击和吸能结构偏置对撞的台车冲击试验研究其耐撞性能。

研究结果表明：冲击时蜂窝填充梯度结构从前至后产生稳定有序可控的变形，冲击力随压缩行程增加至508.07mm 时上升至最大值821.69kN ，呈现梯度上升的趋势，吸收冲击动能为244.1kJ ，满足某动车组耐撞击性能需求。

关键词：动车组；蜂窝填充吸能结构；梯度；准静态压缩试验；冲击试验中图分类号：U270.2文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2022）05-1904-14Experimental study on mechanical properties of honeycomb-filledgradient energy absorption structureWANG Jinle 1,TIAN Honglei 1,ZHAO Shizhong 1,YANG Zi 2,3,4,YAO Shuguang 2,3,4(1.R&D Center,CRRC Qingdao Sifang Co.Ltd.,Qingdao 266000,China;2.Key Laboratory of Trafﬁc Safety on Track of Ministry of Education ,Central South University,Changsha 410075,China;3.Joint International Research Laboratory of Key Technology for Rail Trafﬁc Safety ,Central South University,Changsha 410075,China;4.National &Local Joint Engineering Research Center of Safety Technology for Rail Vehicle,Central SouthUniversity,Changsha 410075,China)收稿日期：2021−10−09；修回日期：2021−11−26基金项目(Foundation item)：湖南省自然科学基金资助项目(2021JJ30853)；国家自然科学基金资助项目(51675537)(Project(2021JJ30853)supported by the Natural Science Foundation of Hunan Province;Project(51675537)supported by the National Natural Science Foundation of China)通信作者：姚曙光，博士，教授，从事列车被动安全防护设计分析等研究；E-mail ：**************.cnDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2022.05.034引用格式：王晋乐,田洪雷,赵士忠,等.蜂窝填充梯度吸能结构力学特性试验研究[J].中南大学学报(自然科学版),2022,53(5):1904−1917.Citation:WANG Jinle,TIAN Honglei,ZHAO Shizhong,et al.Experimental study on mechanical properties of honeycomb-filled gradient energy absorption structure[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2022,53(5):1904−1917.第5期王晋乐，等：蜂窝填充梯度吸能结构力学特性试验研究Abstract:In order to control the order of collision deformation,the idea of functional gradient was gradually applied in the design of energy absorbing structures.To improve the deformation under impact,a honeycomb filled gradient energy absorbing structure was proposed,which was designed by using the gradient of honeycomb structure size,induced structure and reinforced rib plate.At the same time,the quasi-static compression test of energy absorbing structure,the rigid wall impact test and offset collision test of energy absorbing structure were carried out to study the crashworthiness of powered car train-set.The results show that the honeycomb-filled gradient structure produces stable,orderly and controllable deformation from front to back during impact.The impact force increases to the maximum value of821.69kN when the compression stroke increases to508.07mm.It shows a gradient upward trend,absorbing244.10kJ of impact kinetic energy,which meets the impact resistance requirements of powered car train-set.Key words:powered car train-set;honeycomb-filled energy absorbing structure;gradient;quasi-static compression test;impact test速度为160~350km/h的复兴号系列动车组全部投用，标志着中国铁路科技创新迈出重要步伐。

蜂窝-梳齿密封模型级的确定与相似设计准则的建立

VI
沈阳理工大学学士学位论文
第 1 章绪论
1.1 蜂窝密封简介
随着蒸汽轮机、燃气轮机等旋转机械性能的不断提高，密封的泄漏问题已经成为影响透平机械性能的重要因素之一，因此，改进和发展密封技术有很大的潜力。近几年，蜂窝密封技术日趋成熟，已经广泛应用在各类透平机械中如图 1.1~1.4 所示。
关键字：蜂窝密பைடு நூலகம்；模型；相似原理；设计准则
II
沈阳理工大学学士学位论文
Abstract
Honeycomb seal is a non-contact senior seal technology for the conditions of high temperature and high pressure in the aerospace industry.In recent decade years, honeycomb seal technology has become a very important branch of mechanical seal pared with the traditional seal,the biggest characteristic of honeycomb seal is that it can improve the stability of the rotor, and can reduce leakage, improve efficiency and reduce operation and maintenance costs. The research of domestic and foreign on and application of honeycomb seal are mainly concentrated in gas turbine, aviation engine, high-speed turbine pumps and centrifugal gas compressors, etc. Through widely collecting and reading the information of this researching field at home and abroad,I choose some basic level model as a basis,and through studying the similarity theory, in these models based on the level, to design principle of analogy with similarity theory and finally established a series of design criteria. In the end,to validate and analysis the correctness of design criterion through calculating some actual engineering instances.

蜂窝密封的设计、仿真及其应用研究

ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０００２９ꎬＣｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｈｉｇｈ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｅａｍｌｅａｋａｇｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅｓｔｅａｍｔｕｒｂｉｎｅｕｓｅｄｂｙａｌａｒｇｅｃｏａｌｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅꎬ ｔｈｅｆｒｏｎｔ
ｓｔｅａｍｓｅａｌｏｆｓｔｅａｍｔｕｒｂｉｎｅｗａｓｒｅｆｏｒｍｅｄꎬ ｂａｓｅｄｏｎｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓｅａｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎꎬ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｏｆｔｈｅｓｔｅａｍｔｕｒｂｉｎｅｆｒｏｎｔｓｅａｌｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ. Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｌａｂｙｒｉｎｔｈｓｅａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬ ｔｈｅｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓｅａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄꎻ
用过程中容易发生转子形变ꎬ为了避免损坏转子ꎬ密封
间隙不能设计得过小ꎬ但这会导致汽封的密封性能降
低ꎻ(２) 梳齿密封在较高转速下可能产生流体激振ꎬ影
响汽轮机工作稳定性 [２] ꎮ
与梳齿密封相比ꎬ蜂窝密封不仅具有良好的密封
特性ꎬ更具有优良的转子动力特性 [３￣７] ꎮ 其主要原因在
于ꎬ蜂窝密封的蜂窝芯格拥有独立的六边形腔体ꎬ从而
２５５. ４
梳齿密封齿根圆内径 / ｍｍ
２５６. ２
梳齿密封齿顶圆内径 / ｍｍ
１. ２存在的问题
２５０. ８
原梳齿密封转子齿与密封内壁面的半径间隙为

燃气轮机篦齿封严特性的数值分析

第63卷第2期2021年4月汽轮机技术TURBINE TECHNOLOGYVol.63No.2Apr.2021燃气轮机篦齿圭寸严特性的数值分析贾新旺，刘飞，蔡其波(中船重工第七◦三研究所无锡分部，无锡214151)摘要:篦齿封严是燃气轮机设计过程中最普遍采用的一种非接触式密封装置。

采用Fluent软件,数值分析齿数、齿隙、齿腔深度、齿距及齿宽等结构参数对篦齿封严特性的影响。

结果表明，在保持篦齿其它结构参数不变时:增加齿数可以显著降低泄漏系数，但齿数达到4个后，泄漏系数减小幅度变小;减小齿隙或增大齿距均可以降低泄漏系数;篦齿齿腔深度存在临界值，低于该值时泄漏量会随着深度增加而降低,但超岀该值后，增加深度反而不利于封严效果;增大齿宽也能降低泄漏系数,但效果不明显。

此外，气流经过第一个齿腔后,压力系数会大幅下降，因而首个篦齿对整体的封严性能影响最大。

数值结论可以为篦齿封严设计提供参考依据。

关键词:燃气轮机;篦齿结构;封严特性;数值分析分类号:U664.1文献标识码:A文章编号：1001-5884(2021)024111_04Numerical Analysis of Gas Turbine Labyrinth Sealing CharacteristicsJIA Xin-wang,LIU Fei,CAI Qi-bo(Wuxi Division,No.703Research Institute of CSIC,Wuxi214151,China)Abstract:Labyrinth gas seals are the most commonly used non-contact seals in the design process of gas turbines.In this paper,the influence of structure parameters such as tooth number,tooth clearance,tooth depth,tooth pitch and tooth width on labyrinth gas seals is analyzed by Fluent software.The results show that the leakage coefficient can be reduced by increasing the number of tooth,but when the number of tooth reaches4,the decrease range of the leakage coefficient becomes smaller；the leakage coefficient can be reduced by reducing the backlash or increasing the pitch；There is a critical value for the depth of the labyrinth cavity,below which the leakage will decrease with the increase of the depth,but beyond this value,the increase of the depth is unfavorable to the sealing effect,and the increase of the tooth width can also reduce the leakage coefficient,but the effect is not obvious.In addition,the pressure coefficient will decrease greatly after the airflow passes through the first tooth cavity,so the first tooth has the greatest influence on the sealing performance of the whole.The numerical results can be used as a reference for the design of labyrinth gas seals.Key words:gas turbines；labyrinth gear structure；seal characteristics；numerical analysis0前言篦齿封严是燃气轮机中最广泛使用的一种非接触式流阻密封装置［1］。

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。

迷宫密封-滚动轴承-悬臂转子系统非线性动力学特性分析

迷宫密封-滚动轴承-悬臂转子系统非线性动力学特性分析作者：罗跃纲王鹏飞王晨勇徐昊来源：《振动工程学报》2020年第02期摘要：對于带有迷宫密封的航空发动机转子系统气流激振问题，基于有限元理论，应用非线性滚动轴承支承力模型以及Muzynska密封力模型建立了两个滚动轴承支承的迷宫密封一悬臂转子系统动力学模型，并运用Newmark-β数值积分法求解得到系统在不同转速、偏心量和密封结构参数下的动力学响应特征。

研究结果表明，系统在一定转速范围内作周期一运动，随着转速的升高系统发生失稳并作拟周期运动;适当增大偏心量会导致转子在共振区出现偏心力所引起的短暂的混沌运动;增大密封间隙会使系统在高转速区重新回归周期一运动，而且失稳区域也随之减小;适当提高密封长度，系统仅表现为周期一运动，但继续增大密封长度，悬臂端承受密封圆盘的重量也将提高，失稳转速提前;另外还分析了失稳转速和密封力的影响因素及其影响规律，为转子系统的密封激振故障诊断及密封结构优化设计提供一定的理论依据。

关键词：非线性振动;悬臂转子系统;迷宫密封;密封力;有限元中图分类号：0322;0347.6文献标志码：A 文章编号：1004-4523（2020）02-0256-09DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2020.02.005引言迷宫密封是普遍安装在现代航空发动机、汽轮机等旋转机械结构中的有效封严结构，它作为一种非接触式密封，具有结构简单、耗能小、使用寿命长、无需润滑等特点，其作用是减少轴端与各级问的流体泄漏损失。

对于带有迷宫密封的转子系统，由于工作转速的提高、转子柔性增大和高参数密封致使密封激振作用极易发生，并导致转子失稳。

因此，为加强该类系统的运行稳定性与工作安全性，研究含有密封激振力作用下的转子系统动力学特征并分析一些典型参数影响规律有着重要的意义。

多年以来，国内外许多专家学者在含有密封的转子动力学领域作了大量研究，比如在求解密封动力特性系数并分析其影响因素方面，wang等通过应用单控制体模型及摄动法对含有迷宫密封的转子系统进行动力学建模并对其进行计算;文献[2-3]利用cFX-TAscflow流体动力学软件计算了密封转子动力系数，并研究了它的影响因素等。

蜂窝密封的封严特性研究

０
月ＩＪ舀
在燃气轮机、汽轮机、压缩机和涡轮泵等叶轮机械中，梳齿密封是一种常见密封。梳齿密封泄漏量较大，容易诱发转子振动。目前许多先进的叶轮机械都应用蜂窝密封，以提高机组的效率和稳定性。蜂窝密封技术已在汽轮机中得到了应用。蜂窝
提高机组效率，保证运行稳定性。排气压力为２８．５ＭＰａ的某离心压缩机发生了亚异步振动。将段间带有喷射流的梳齿密封改成带有喷射流的蜂窝密封后，振动消失。排气压力为３１．２ＭＰａ的某离心压缩机，将段间密封设计成带有喷射流的蜂窝密封，一直运行平稳。排气压力为５０．０ＭＰａ的某离心压缩机，使用这项技术并应用了阻尼轴承，
压比变化的试验曲线。试验中，储气罐中的高压空气，由调压阀分别调节到０．４０ＭＰａ，０．３５ＭＰａ，０．２５ＭＰａ和０．２０ＭＰａ，气体温度为２０ ℃。密封半径间隙均为０．１２ｍｍ。随着压比的增大，密封的泄漏量增加。在３种蜂窝密封之中，中蜂窝密封的封严特性较好，其次为小蜂窝密封，而大蜂窝密封则较差。
３．０３．０
蜂窝密封试验件和试验装置在一定程度上反映
了叶轮机械中蜂窝密封环的真实工作状态［７－９］
２试验结果
图３给出的是小蜂窝密封、中蜂窝密封和大蜂窝密封在不同转速下的泄漏量试验结果。
试验中，转子转速分别为０，１２００ｒ／ｍｉｎ，２４００ｒ／ｍｉｎ，３６００ｒ／ｍｉｎ，４８００ｒ／ｍｉｎ以及６０００ｒ／ｍｉｎ，输气口输入的空气压力为０．４ＭＰａ，温度为２０＊Ｃ，密封半径间隙均为０．１２ｍｍ。试验结果表明，随着

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。

莫来石蜂窝陶瓷的阻力特性

外边长的平方比。因此，改变孔边长，蓄热体的孔隙率
也会做相应改变。而即使孔边长相同，由于不同的孔
型对蓄热体的阻力损失也会产生一定影响，所以为得
由图３可知，在相同表观流速下，蓄热体内气体压力损失随蓄热体长度增加而增加。在相同蓄热体长度下，蓄热体内气体压力损失随气体流速的增加而变
由图５可知在蓄热体孔型一定的情况下，蓄热体
内压力损失随着流速的增大而增大。在相同流速下，
蓄热体体内气体压力损失随着载体的孔隙率的增加
而变小，这是因为在孔型和蓄热体横截面积一定时，
随着蓄热体孔隙率增大，蓄热体的当量直径也会有所
增加。蓄热体当量直径的增加使蓄热体内气体的流通
刘永启牟宝杰郑斌刘瑞祥高振强
（山东理工大学交通与车辆工程学院，山东淄博２５４）５０９
摘要
本文以实验为基础，通过搭建的蜂窝陶瓷蓄热体阻力特性实验台，对莫来石蜂窝陶瓷的阻力特性进行了实验研究。研究表明：
蜂窝陶瓷的阻力损失随蓄热体长度增加而增大，随孔隙率增加而减小；在蜂窝陶瓷的长度一定时，阻力损失随雷诺数增加而增其大，随气体流速增加而增大。根据实验数据得到了蜂窝陶瓷蓄热体摩擦阻力系数实验关联式，为煤矿乏风氧化装置的设计提供了
１０．
１５．
２（．）
２５．
３０．
２００
４００
６００
８００
１Ｏ００
１０１０２０４０
流速（ｓｍ／）
雷诺数
图５不同孔隙率蓄热体阻力损失随流速变化关系

涡轮发动机中篦齿-蜂窝封严结构的高速碰磨行为研究

涡轮发动机中篦齿-蜂窝封严结构的高速碰磨行为研究
涡轮发动机中篦齿-蜂窝封严结构的高速碰磨行为研究旨在探究涡轮发动机中篦齿-蜂窝封严结构在高速工作条件下的碰磨行为及其影响因素。

涡轮发动机中的篦齿-蜂窝封严结构是由行程极小的篦齿与蜂窝封严组成的，其作用是防止气流泄漏，提高发动机的效率。

在研究中，首先需要对涡轮发动机中篦齿-蜂窝封严结构进行建模和仿真分析，确定其几何参数和材料特性。

然后，使用实验测试方法，通过设计一套高速碰磨实验装置，模拟涡轮发动机中的工作条件，观察篦齿-蜂窝封严结构在高速运转时的碰磨行为。

研究中需要考虑的主要因素包括篦齿与蜂窝封严之间的接触面积、接触力和摩擦系数，涡轮转速和工作温度等。

通过改变这些因素，可以研究其对篦齿-蜂窝封严结构的碰磨磨损程度的影响。

最后，通过实验数据和仿真结果的对比分析，得出篦齿-蜂窝封严结构在高速碰磨下的磨损机理和磨损特征，为涡轮发动机的设计和维护提供参考依据。

综上所述，涡轮发动机中篦齿-蜂窝封严结构的高速碰磨行为研究对于提高发动机的工作效率和延长使用寿命具有重要的理论和实际意义。

211171478_偏心工况下梳齿、蜂窝与蜂窝-梳齿密封的泄漏特性

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 4 期偏心工况下梳齿、蜂窝与蜂窝-梳齿密封的泄漏特性王文昊1，何立东1，王学志2，闫泽2，贾兴运1，刘春瑞1（1 北京化工大学化工安全教育部工程研究中心，北京 100029；2中国船舶集团有限公司第七〇三研究所，黑龙江哈尔滨 150001）摘要：针对化工行业中透平机械运行过程中梳齿及蜂窝密封存在的偏心问题，本文搭建了高速旋转密封试验装置，通过试验真实还原化工行业高速旋转机械不同密封径向偏心和角向偏心工况，开展了不同径向与角向偏心状态下的不同结构密封的泄漏特性试验研究，揭示了偏心下梳齿密封、蜂窝密封及蜂窝-梳齿组合密封的封严机理，为化工透平机械的梳齿密封与蜂窝密封的设计与优化提供理论支撑。

本文主要对比了梳齿密封、蜂窝密封及蜂窝-梳齿组合密封在径向偏心与角向偏心工况下的泄漏特性。

主要结果表明：蜂窝-梳齿结构在所有测试条件下泄漏率最大，但其对偏心的敏感程度最低，受偏心的影响程度最小；蜂窝-光轴结构在所有测试条件下泄漏率最小，可以有效阻碍气体流动；梳齿-光轴结构在所有测试条件下对偏心的敏感程度最高，受偏心的影响程度最大，体现出显著的不稳定性。

关键词：梳齿密封；蜂窝密封；泄漏特性；径向与角向偏心；流动中图分类号：TB42 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）04-1698-10Leakage characteristics of labyrinth, honeycomb and honeycomb-labyrinth seals under eccentric conditionsWANG Wenhao 1，HE Lidong 1，WANG Xuezhi 2，YAN Ze 2，JIA Xingyun 1，LIU Chunrui 1(1 Ministry of Chemical Safety Education Engineering Research Centre, Beijing University of Chemical Technology, Beijing100029, China; 2 No.703 Research Institute of CSIC, Harbin 150001, Heilongjiang, China)Abstract: In view of the eccentricity problem of labyrinth seal and honeycomb seal in the operation of turbine machinery in the chemical industry, a high-speed rotating seal test device was established in this paper. Through the test, the radial and angular eccentricity conditions of different seals of high-speed rotating machinery in the chemical industry were truly restored, and the leakage characteristics of different structural seals under different radial and angular eccentricity conditions were studied. The sealing mechanism of labyrinth seal, honeycomb seal and honeycomb-labyrinth seal under eccentricity was revealed, which provided theoretical support for the design and optimization of labyrinth seal and honeycomb seal of chemical turbine machinery. This paper mainly compared the leakage characteristics of labyrinth seal, honeycomb seal and honeycomb-labyrinth combined seal under radial eccentricity and angular eccentricity. The main results showed that the honeycomb-labyrinth structure had the largest leakage under all test conditions, but the sensitivity to eccentricity was the lowest and the influence of研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1124收稿日期：2022-06-15；修改稿日期：2022-07-17。

台阶式斜篦齿封严压降与风阻温升数值分析

台阶式斜篦齿封严压降与风阻温升数值分析
李驰;张勃;马壮;张靖周;王家友
【期刊名称】《润滑与密封》
【年(卷),期】2024(49)6
【摘要】为研究转速、进口压力及齿隙和齿宽的比对斜篦封严压降与风阻温升特性的影响,建立二维阶梯式斜篦齿封严模型,对台梯式斜篦齿封严进行数值仿真计算,获得不同转速、进口压力及齿隙和齿宽的比下的进出口压差和风阻温升,以及最后一级齿隙处射流的温度和压力。

结果表明:斜篦齿的背风面存在高温带,主要是由于旋转的摩擦效应、阶梯几何结构和2个大尺寸涡相遇处的掺混效应所导致;贴壁大尺寸涡与主流的动量交换随着转速的增加而增强,主流与齿腔大尺寸涡的动量交换随着转速的增加而减弱;风阻温升随着齿隙和齿宽的比的增大而降低,随着转速的增加而升高,但与进口压力的关系不明显;进出口压差随着转速的增加而增大,随着齿隙和齿宽的比的增大而减小;出口射流的压力随着进口压力的增加而增加。

分别得到压差比和风阻温升系数的拟合式,拟合效果符合预期。

【总页数】7页(P29-35)
【作者】李驰;张勃;马壮;张靖周;王家友
【作者单位】南京航空航天大学能源与动力学院;沈阳航空发动机研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TH117;TH136
【相关文献】
1.台阶式篦齿封严特性的数值模拟
2.台阶齿蜂窝衬套封严结构风阻特性的研究
3.台阶式篦齿封严特性试验与数值研究
4.压气机级间台阶篦齿封严的封严性能研究
5.转静态封严篦齿流场的数值分析和封严特性的试验
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转静态台阶篦齿封严结构泄漏特性的数值研究

转静态台阶篦齿封严结构泄漏特性的数值研究纪国剑;吉洪湖;王政伟【摘要】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.%The influence of rotating speed and step axial location between teeth and smooth bush on sealing characteristics of step labyrinth seal was investigated by numerical method. The results show that the RNG k-ε turbulence model with standard walllaw is suited to predict the flow of labyrinth seal. Upward step and downward step labyrinth seal have similar sealing performance, and both have a leakage coefficient 30％ less than straight-through labyrinth seal for the same seal parameters. If not considering the variation of clearance caused by rotation and temperature change, the leakage coefficient ofstep labyrinth seal linearly decreases with the increase of rotating speed at high rotating speed. The leakage coefficient hardly changes with the shaft of step axial location between teeth and smooth bush.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2011(036)004【总页数】4页(P73-76)【关键词】台阶篦齿;泄漏系数;轴向位置【作者】纪国剑;吉洪湖;王政伟【作者单位】常州大学机械与能源工程学院,江苏常州,213016;南京航空航天大学能源与动力学院,江苏南京,210016;常州大学机械与能源工程学院,江苏常州,213016【正文语种】中文【中图分类】V231.3篦齿封严是一种利用齿尖节流和齿腔涡流作用来增加流阻的非接触式封严结构,这类密封结构通常由转动件和静止件组成。

直通式篦齿封严特性的实验研究

泄漏特性进行了研究，分析了齿数、间隙以及转速的影响。结果表明：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）泄漏系数随齿数的增加而降低；3）同一雷诺数下，间隙越大，泄漏系数越小；4）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。关键词：航空发动机，篦齿，泄漏系数，旋转
0.015 0.010 0.005 0.000
0
直齿
N=5 s=0.4 n= 0 n=1000 n=2000 n=3000 n=4000 n=5000
3000 6000 9000 12000 15000 雷诺数 Re
泄漏系数 φ 泄露系数 φ
0.025
0.020
0.015 0.010 0.005 0.000
/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
能推广应用于压力、温度与实验值不同的工况，本文将实验结果整理成泄漏系数ϕ 与雷诺数的关系。篦齿泄漏特性采用泄漏系数ϕ 定义为：
ϕ = m& r Ti* / (Pi* ⋅ A)
3000 6000 9000 12000 15000 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=3 s=0.6 n= 0 n=2000 n=4000
3000 6000 9000 12000 15000 雷诺数 Re
泄漏系数 φ
0.025
0.020
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。