密封动力特性分析与新型密封抑振机理研究

发布时间：2020-03-26 00:31

【摘要】：密封是透平机械的重要组成部件,通过减小工作介质的泄漏量以降低透平机械的能耗。但随着透平机械不断向高参数方向发展,使得由密封引起的气流激振力越来越大,直接威胁到转子系统的稳定性。因此开展密封动力特性与新型密封抑制机理的研究具有重要的理论意义与工程应用价值。本文通过理论、数值、实验三个方面展开了研究。理论方面,研究了流体动压效应引起密封气流激振的机理,从降低流体动压效应角度提出了新型负错位密封与浮动收敛袋型密封,分析了新型密封的抑振机理;数值方面,分析了密封动力特性数值方法之间的差异与适用范围,建立了新型密封的动力特性求解模型;实验方面,设计搭建了密封-转子系统稳定性实验台与浮动密封自同心性能实验台。研究结果表明:CFD瞬态单频法和多频法可计算分析密封在不同转子涡动频率下的动力特性,更符合实际工况。相较于传统圆形密封,新型负错位密封内形成了两个发散气楔,无法形成流体动压效应,从而降低了气流的周向压差与切向气流力,降低了交叉刚度,进而提高了有效阻尼与对数衰减率,有效地提高了转子系统的稳定性。相较于传统迷宫密封,新型收敛袋型密封提高了浮动同心力与有效刚度,从而提高了密封的自同心性能;在相同进口压力或初始偏心量下,新型收敛袋型密封实验件的自适应同心响应均优于传统迷宫密封实验件;用新型收敛袋型密封代替传统迷宫密封作为浮动密封环,可有效提高浮动式自同心密封的自适应同心性能,从而提高转子系统的稳定性。
【图文】：

图 3.6 密封网格方法法需拟合转子涡动角速度与密涡动角速度分别在 0rad/s、29速度下密封的径向气流力与切 0.1%，密封的径向气流力与切时计算已经收敛。向气流力和切向气流力与涡动角心圆涡动时，密封的径向气流力线性拟合方程式(3.6)获得密封动-1-0.50x 106N/m)

图 4.15 气缸与负错位密封安装方式2.443650.24单位：mm0.3转子密封φ180图 4.16 密封实验件尺寸承激振器的电流信号如图 4.17 所示，，电流信号为：00cossinxyI aA tI aA t Ix、Iy为 x、y 方向的电流；A0为电流幅值；a、b 为调节 x、y 方
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V233

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本文编号：2600664