转子倾斜对交错式迷宫密封动静特性的影响
发布时间：2021-06-13 23:23
建立了交错式迷宫密封数值分析模型,并通过基于微元理论的密封动力特性系数理论识别方法研究了转子倾斜对密封动静特性的影响。结果表明:转子倾斜可降低交错式迷宫密封泄漏量,倾斜角为0.6°时泄漏量降低约2.5%,且进出口压比越大,效果越显著;转子倾斜带来的交错式密封腔室几何形状与齿径向间隙变化使得腔室在周向存在压力分布不均,且随倾斜角增加而增大;密封各腔室对系统稳定性影响规律不同,与交错式迷宫密封腔室的几何特性有关,密封腔室进口靠近转子、出口远离转子的腔室局部出现逆转动方向的速度场,能提高密封系统稳定性,而密封腔室进口远离转子、出口靠近转子的腔室则降低系统稳定性;整个密封段的有效阻尼随倾斜角增大而增大,转子在密封段中心倾斜不会降低交错式迷宫系统的稳定性。
【文章来源】：航空学报. 2020,41(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
图１４整段密封交叉刚度系数随涡动频率变化Ｆｉｇ．１４Ｃｒｏｓｓ－ｃｏｕｐｌｅｄｓｔｉｆｆｎｅｓｓｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｅｎｔｉｒｅｓｅａｌ
航空学报１２３７８２－８为负值。当转子倾斜角增加时，交叉刚度系数绝对值降低，但其值随涡动频率变化不大，频率依赖性较小。图１４整段密封交叉刚度系数随涡动频率变化Ｆｉｇ．１４Ｃｒｏｓｓ－ｃｏｕｐｌｅｄｓｔｉｆｆｎｅｓｓｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｅｎｔｉｒｅｓｅａｌｖｓｗｈｉｒｌｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙ图１５为不同倾斜角下密封段总体有效阻尼系数随涡动频率变化情况。有效阻尼系数均为正值，随涡动频率增加而减小，且在低频时下降较快，高频阶段较稳定。有效阻尼系数随转子倾斜角的增加而增大，表明转子在密封段中心倾斜有利于系统稳定。为进一步分析转子倾斜对交错式迷宫密封稳定性的影响机理，本文计算了密封各腔室对应转子段的动力特性系数。以涡动频率８０、１２０、１８０及２２０Ｈｚ为例，取各腔室在转子倾斜角θ＝０．３°、０．６°时有效阻尼系数与无倾斜（θ＝０°）时之差，以分析倾斜角大小对各腔室有效阻尼系数的影响，如图１６所示。在各涡动频率下，腔室Ｃ１、Ｃ３、Ｃ５的有效阻图１５整段密封有效阻尼系数随涡动频率变化Ｆｉｇ．１５Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｄａｍｐｉｎｇｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｅｎｔｉｒｅｓｅａｌｖｓｗｈｉｒｌｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙ尼系数随转子倾斜角增大而增大。腔室Ｃ２、Ｃ４有效阻尼系数随转子倾斜角增大而减小。腔室Ｃ６有效阻尼系数在低频涡动下随转子倾斜角增大而减小，而在高频时随转子倾斜角增大而增大。腔室Ｃ２、Ｃ４、Ｃ６具有腔室进口远离转子面、腔室出口靠近转子面的特征，
图１常见迷宫密封类型Ｆｉｇ．１Ｃｏｍｍｏｎｔｙｐｅｓｏｆａｎｎｕｌａｒｌａｂｙｒｉｎｔｈｓｅａｌｓ对的转子动力学系数开展了实验和扰动分
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effects of tooth bending damage on the leakage performance and rotordynamic coefficients of labyrinth seals[J]. Yaoxing CHEN,Zhigang LI,Jun LI,Xin YAN. Chinese Journal of Aeronautics. 2020(04)
[2]刷式密封刷丝变形与振动特性实验[J]. 孙丹,杜宸宇,刘永泉,战鹏,信琦. 航空学报. 2020(10)
[3]超高速干气密封扰流效应及抑扰机制[J]. 王衍,胡琼,肖业祥,黄国庆,朱妍慧,葛云路. 航空学报. 2019(10)
[4]阻旋栅对密封静力与动力特性影响的数值分析与实验研究[J]. 孙丹,王双,艾延廷,王克明,肖忠会,李云. 航空学报. 2015(09)
[5]直通齿和交错齿迷宫密封流场与动特性的比较[J]. 张晓旭,李雪松,王路遥,刘红,张俊杰,崔亚辉,赵文斌,张磊. 工程热物理学报. 2014(06)
[6]转子轴向偏移对交错齿迷宫密封动力特性的影响[J]. 张旭,杨建刚. 动力工程. 2009(01)
[7]NUMERICAL ANALYSIS OF LEAKAGE FLOW THROUGH TWO LABYRINTH SEALS[J]. WANG Wei-zhe,LIU Ying-zheng School of Mechanical and Power Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030, China, JIANG Pu-ning Shanghai Turbine LTD, Shanghai 200240, China CHEN Han-ping School of Mechanical and Power Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030, China. Journal of Hydrodynamics. 2007(01)
[8]交错式迷宫密封的动力特性分析[J]. 潘晓弘,郑水英. 工程热物理学报. 2000(01)
本文编号：3228556
【文章来源】：航空学报. 2020,41(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
图１４整段密封交叉刚度系数随涡动频率变化Ｆｉｇ．１４Ｃｒｏｓｓ－ｃｏｕｐｌｅｄｓｔｉｆｆｎｅｓｓｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｅｎｔｉｒｅｓｅａｌ
航空学报１２３７８２－８为负值。当转子倾斜角增加时，交叉刚度系数绝对值降低，但其值随涡动频率变化不大，频率依赖性较小。图１４整段密封交叉刚度系数随涡动频率变化Ｆｉｇ．１４Ｃｒｏｓｓ－ｃｏｕｐｌｅｄｓｔｉｆｆｎｅｓｓｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｅｎｔｉｒｅｓｅａｌｖｓｗｈｉｒｌｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙ图１５为不同倾斜角下密封段总体有效阻尼系数随涡动频率变化情况。有效阻尼系数均为正值，随涡动频率增加而减小，且在低频时下降较快，高频阶段较稳定。有效阻尼系数随转子倾斜角的增加而增大，表明转子在密封段中心倾斜有利于系统稳定。为进一步分析转子倾斜对交错式迷宫密封稳定性的影响机理，本文计算了密封各腔室对应转子段的动力特性系数。以涡动频率８０、１２０、１８０及２２０Ｈｚ为例，取各腔室在转子倾斜角θ＝０．３°、０．６°时有效阻尼系数与无倾斜（θ＝０°）时之差，以分析倾斜角大小对各腔室有效阻尼系数的影响，如图１６所示。在各涡动频率下，腔室Ｃ１、Ｃ３、Ｃ５的有效阻图１５整段密封有效阻尼系数随涡动频率变化Ｆｉｇ．１５Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｄａｍｐｉｎｇｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｅｎｔｉｒｅｓｅａｌｖｓｗｈｉｒｌｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙ尼系数随转子倾斜角增大而增大。腔室Ｃ２、Ｃ４有效阻尼系数随转子倾斜角增大而减小。腔室Ｃ６有效阻尼系数在低频涡动下随转子倾斜角增大而减小，而在高频时随转子倾斜角增大而增大。腔室Ｃ２、Ｃ４、Ｃ６具有腔室进口远离转子面、腔室出口靠近转子面的特征，
图１常见迷宫密封类型Ｆｉｇ．１Ｃｏｍｍｏｎｔｙｐｅｓｏｆａｎｎｕｌａｒｌａｂｙｒｉｎｔｈｓｅａｌｓ对的转子动力学系数开展了实验和扰动分
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effects of tooth bending damage on the leakage performance and rotordynamic coefficients of labyrinth seals[J]. Yaoxing CHEN,Zhigang LI,Jun LI,Xin YAN. Chinese Journal of Aeronautics. 2020(04)
[2]刷式密封刷丝变形与振动特性实验[J]. 孙丹,杜宸宇,刘永泉,战鹏,信琦. 航空学报. 2020(10)
[3]超高速干气密封扰流效应及抑扰机制[J]. 王衍,胡琼,肖业祥,黄国庆,朱妍慧,葛云路. 航空学报. 2019(10)
[4]阻旋栅对密封静力与动力特性影响的数值分析与实验研究[J]. 孙丹,王双,艾延廷,王克明,肖忠会,李云. 航空学报. 2015(09)
[5]直通齿和交错齿迷宫密封流场与动特性的比较[J]. 张晓旭,李雪松,王路遥,刘红,张俊杰,崔亚辉,赵文斌,张磊. 工程热物理学报. 2014(06)
[6]转子轴向偏移对交错齿迷宫密封动力特性的影响[J]. 张旭,杨建刚. 动力工程. 2009(01)
[7]NUMERICAL ANALYSIS OF LEAKAGE FLOW THROUGH TWO LABYRINTH SEALS[J]. WANG Wei-zhe,LIU Ying-zheng School of Mechanical and Power Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030, China, JIANG Pu-ning Shanghai Turbine LTD, Shanghai 200240, China CHEN Han-ping School of Mechanical and Power Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030, China. Journal of Hydrodynamics. 2007(01)
[8]交错式迷宫密封的动力特性分析[J]. 潘晓弘,郑水英. 工程热物理学报. 2000(01)
本文编号：3228556
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