火箭液氧涡轮泵螺旋密封-转子系统动力学特性研究

发布时间：2020-09-30 10:45

　　 涡轮泵是液体火箭发动机的关键部件之一,其可靠性直接影响液体火箭发动机的安全性。涡轮泵的密封装置是极易引发事故的环节,尤其值得关注。因此本文以涡轮泵螺旋密封为研究对象,对密封的流场特性、泄漏特性和动力学特性分别展开研究。在完成网格无关性验证和湍流模型验证的基础上,研究了螺旋槽深度、相对槽宽、螺旋升角、密封间隙等螺旋密封结构参数对涡轮泵螺旋密封的压力分布和速度分布等流场特性的影响,获得了螺旋密封结构参数对螺旋密封泄漏特性影响的规律;基于CFD动网格技术,通过计算机械阻抗识别涡轮泵螺旋密封的动力学特性系数,将结果与试验结果进行对比,以此验证方法的正确性。以此为基础,在不同密封间隙、转速、偏心率、压差等工况条件下识别涡轮泵螺旋密封的主刚度、主阻尼、交叉刚度、交叉阻尼等动力学特性系数,并总结了不同工况对螺旋密封动力学特性系数的影响规律。在对离心轮、诱导轮及涡轮进行简化的基础上,利用ABAQUS按照简化后模型进行材料属性等效,对液氧涡轮泵螺旋密封-转子系统进行有限元建模,求解密封-转子系统的临界转速及振型;将不平衡量施加在有限元模型的轴端螺母、密封处、泵端轴承处和涡轮端轴承处,利用Newmark迭代法求解螺旋密封-转子系统在不平衡激励下的振动特性,并分析了螺旋密封-转子系统在考虑流体激励和不考虑流体激励下的振动响应的改变程度。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V434.21
【部分图文】：

第1章 绪 论的目的和意义火箭发动机的关键部件，其主要功能照发动机系统要求的参数输送到主推喷出而产生推力 作为一个高速旋转这使得涡轮泵技术性很强，且涉及较够直接影响火箭发动机的性能[1] 涡轮泵装置向喷射引擎的燃烧室提设计中一个关键技术就是隔离低温介氢温度，启动瞬间转子与涡轮侧接触子两端同时存在着超低温和高温，温轮腔，液氧涡轮泵在富氧环境下，转烧，使得转子材料表面强度下降，降

图 1-2 动密封分类触式密封的密封性能好，但由于容易受到摩擦度较低的工作条件 非接触式密封的优势在于转，泄漏量稳定，并且对于非接触式密封来讲既可以改善泄漏量，又提高了稳定性，增加了损产生，使用寿命得到了极大的延长 相较于技术先进，参数高，前途广阔[5] 为新型的非接触式动密封的形式之一，是一种面或者转轴面）开出单线或者多线螺旋槽以利良好密封性能的新型密封技术 其先进性体现的优点以外，还在于该密封形式能利用自身结应[7]来弥补密封两端的压差，有效的阻止介质做到完全密封，即零泄漏 具体而言，这类密理论，轴旋转时，螺旋密封槽将产生逆压差的，形成一个反向流，平衡密封两端的压力差，领域,国内外学者通过大量试验研究表明，螺旋

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文有各自的优缺点，有限差分法理论成熟，精度可以选择，但是不规则区域处理起来特别麻烦，对区域连续性要求较高；有限元法适合处理复杂区域，缺点是计算量巨大，内存占据大；有限体积法一般认为比较适用于流域的计算 本文基于以有限体积法的 Fluent 进行计算求解 2.3 CFD 计算模型2.3.1 三维模型的建立本文以离心轮凸肩处的密封作为研究对象，假设该处密封为螺旋密封，其结构参数如图 2-1 所示 该图只为直观说明螺旋密封参数设定，本文仿真以轴套式螺旋密封进行建模计算

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本文编号：2830729