涡轮泵中浮动间隙密封运动机理的理论和试验研究

发布时间：2024-09-20 20:53

　　为了提高火箭发动机的经济效益,高性能的浮动间隙密封技术成为进一步提高液体火箭涡轮泵效率的重要途径。由于能够自适应转子的振动,浮动间隙密封的间隙高度远远小于固定式间隙密封,显著地降低工质泄漏,明显地提高发动机的工作效率。为了明晰浮动间隙密封的工作机理和其对涡轮泵轴系动力学特性的影响,本文提出浮动间隙内瞬态流体激励模型,建立浮动间隙密封动力学模型,研究浮动间隙密封的运动机理,提出预测自锁区间的计算方法,研究浮动间隙密封自锁位置对转子振动的影响,研究非自锁时浮动间隙密封的涡动运动及其对转子振动的影响。主要研究内容包括:针对浮动间隙密封与转子之间的任意运动,根据浮动间隙内流体运动的特点,建立间隙内流体瞬态整体流动模型,计算间隙内流体瞬态激励力。研究表明,整体流动模型能够准确地计算间隙内的湍流阻力和流场分布,计算精度几乎与CFD方法相同,间隙流体瞬态激励模型的计算精度高于传统摄动激励模型,与试验数据能够很好地吻合。为了研究浮动间隙密封的运动机理,建立浮动间隙密封动力学模型,研究浮动间隙密封的运动规律,分析自锁时浮动间隙密封承受流体载荷的变化规律,提出预测自锁区间的方法。研究表明,浮动间隙密封具有跟...

【文章页数】：158 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1浮动间隙密封结构原理图

结构原理如图1-1所示。当涡轮泵启动时，高压腔内的流体将浮动间隙密封压紧在支撑壁面上，同时密封间隙内的流体激励推动浮动间隙密封向转轴涡动中心运动。随着间隙密封与转子之间偏心距的减小，间隙内的流体力Fhydro，接触面上的摩擦力Ff和浮动密封自身重力G最终达到动力学平衡，....

图1-2日本LE-7液氧涡轮泵中的浮动间隙密封[5]

图1-2日本LE-7液氧涡轮泵中的浮动间隙密封[5]Fig.1-2ThefloatingringsealintheLE-7liquidturbopumps[5]为了提高长征系列液体火箭发动机的效率和可靠性，在国防973《大推力液体火箭发动机×××间隙密....

图1-4典型的间隙密封表面织构

间隙密封结构，如图1-4(c)所示，利用流体切向速度引起的离心力惯性力反向输运间隙流体，降低密封间隙内的泄漏量。Childs和Gansle[28]试验研究螺旋槽对间隙密封泄漏量影响，结果表明在光滑壁面加工螺旋槽后，间隙泄漏量减小达27.8%,同时交叉刚度出现一定的降低。文....

图1-8CFD瞬态涡动和准稳态涡动模型

-8-图1-8CFD瞬态涡动和准稳态涡动模型[107]Fig1-8.Thetransientandquasi-steadyCFDwhirlingmodels[107]国外成熟的研究方法，国内学者应用CFD稳态数值分析间

本文编号：4006028