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相似文献
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1.
蜂窝密封内流动传热及转子动力特性的研究进展   总被引:2,自引:1,他引:1  
晏鑫  李军  丰镇平 《力学进展》2011,41(2):201-216
蜂窝密封由于其具有优良的密封性能和转子动力特性而广泛应用于叶轮机械中.本文从实验研究、数值模拟和理论分析3个方面对蜂窝密封的研究现状及其进展进行了综述.主要内容包括:蜂窝密封泄漏特性及其密封机理的研究进展;蜂窝密封流动总温升特性的研究进展;蜂窝密封流热耦合作用下的流动传热特性研究进展;蜂窝密封非定常气流激振和转子动力特性的流固耦合机理研究进展.最后在蜂窝密封研究现状综述的基础上, 展望了蜂窝密封的发展方向.   相似文献   

2.
研究了型孔形状和方向性对孔型阻尼密封泄漏特性的影响. 建立了孔型阻尼密封流场特性CFD数值模型,对比分析了不同转速和密封间隙下圆孔阻尼密封、蜂窝密封、迷宫密封和光滑面密封的泄漏特性,研究不同转速下型孔形状、超椭圆系数和倾斜角对广义孔型阻尼密封泄漏特性的影响规律,探讨了方向性型孔阻尼密封阻流控漏机制. 结果表明:紧密排列的孔型阻尼密封相较于迷宫密封和光滑面密封具有显著优异的密封性能;倾斜角为30°、超椭圆系数为2且边数为2的类椭圆型孔阻尼密封在静止时具有最小的泄漏率,且可通过减小周向或轴向排列间距进一步减小泄漏;一定倾斜角条件下,超椭圆系数较大的类椭圆型孔出口尖端附近能形成明显的低速阻流区,从而达到阻流控漏的效果.   相似文献   

3.
建立交错式扇贝阻尼密封三维数值分析模型,基于动网格及多频椭圆涡动模型研究密封动力特性沿轴向分布规律,计算分析错开角度(α=0°、11.25°、22.5°、33.75°)与密封腔深度(h=2.8、3.3、3.8和4.3 mm)对密封动力特性的影响. 结果表明:上游腔室(C1~C4)具有较大的正直接刚度和有效阻尼,对抑制转子涡动、提升系统稳定性的贡献相对较大. 相对并列式(α=0°)结构,交错式扇贝阻尼密封流体周向速度较小、湍流耗散增加,系统稳定性提升,同时密封泄漏量降低. 错开角度为33.75°时的有效阻尼约为0°时的111%~121%;错开角度为22.5°时的泄漏量相较于0°时约降低了2.11%. 有效阻尼随密封腔深度减小而增大,密封腔深度为2.8 mm时的有效阻尼约为4.3 mm时的146%~211%;密封泄漏量随密封腔深度增大而降低,密封腔深度为4.3 mm时的泄漏量相较于2.8 mm时降低了约3.73%.   相似文献   

4.
建立了不同偏心状态下迷宫密封三维数值分析模型,应用基于微元理论的密封动力特性系数识别方法计算密封静态和动态特性. 结果表明:转子偏心会降低密封抑制流体泄漏的效果;密封腔内周向压力高点随偏心率增大逐渐偏离最小间隙处. 低偏心率(≤ 0.5)下,静态直接刚度K与静态交叉刚度k变化较小,高偏心率(> 0.5)下K和k的绝对值减小. 随着偏心率的增大,密封小间隙侧流动黏性效应增强是产生负静态直接刚度的主要原因. 密封偏心涡动时,低偏心率(< 0.6)下刚度和阻尼系数变化较小,随偏心率和涡动频率的升高直接刚度逐渐变为负值;随偏心率的增大,交叉刚度在正交两个方向上大小不再相等,有效阻尼降低,高偏心率(≥ 0.6)下有效阻尼受偏心率影响更显著.   相似文献   

5.
建立超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,SCO2)高低齿梳齿密封三维数值计算模型,应用基于微元理论的密封动特性识别方法,研究凸台宽度及密封间隙对超临界二氧化碳梳齿密封动静特性的影响,并与传统梳齿密封进行对比. 研究表明:高低齿梳齿密封的交叉复合刚度系数对有效阻尼系数影响较小,主阻尼对其占主要影响. 在低涡动频率下(<160 Hz),传统梳齿密封动力稳定性较好;而涡动频率高于160 Hz时,高低齿梳齿密封的有效阻尼系数约为传统梳齿密封的105%~113%;且存在1个最佳凸台宽度使密封系统稳定性最好(本文最佳值为5.13 mm);随着密封间隙的减小,有效阻尼系数的大小与频率依赖性分别增大、增强. 高低齿梳齿密封泄漏量较传统梳齿密封降低约45.5%;凸台宽度5.13 mm、密封间隙0.4 mm时较原始模型(b=4 mm、c2=0.5 mm)泄漏量分别降低约5%和19%,高低齿梳齿密封泄漏量随密封间隙的减小而降低.   相似文献   

6.
研究了惯性效应和端面倾斜对超高速气膜端面密封稳动态特性的影响. 考虑气体惯性效应,建立了气膜端面密封稳动态特性数值分析模型,采用有限差分法求解稳态和微扰雷诺方程,获得端面膜压分布. 数值分析了惯性效应和端面倾斜度对开启力、气膜刚度和泄漏率等稳态性能参数以及刚度系数和阻尼系数等动态特性系数的影响规律,并以获得较大刚度系数为目标,获得了螺旋槽关键几何参数的优选值范围. 结果表明:在超高速条件下,考虑惯性效应后的干气密封泄漏率显著减小,刚漏比明显增大,而开启力、气膜刚度和动特性系数变化不大;倾斜端面气膜密封相较于平行端面气膜密封具有更佳的低频刚度和高频阻尼.   相似文献   

7.
迷宫密封转子系统非线性动力稳定性的研究   总被引:12,自引:0,他引:12  
研究迷宫密封对转子系统动力稳定性的影响,迷宫密封的气动力采用Muszynska非线性力模型,计算了单盘Jeffcott转子非线性动力学特性。对Jacobi矩阵的分析表明,在密封力的影响下,转子达到一定转速后开始失稳,发生Hopf分岔,进入周期涡动状态,涡动幅度随转速的提高而增大,提高到一定程度,密封和转子发生碰摩,采用Runge-Kutta法数值模拟了转子的轴心轨迹。最后分析了迷宫密封的物理和结构参数对系统运动特性的影响。  相似文献   

8.
考虑液膜空化效应的影响,研究螺旋槽液体润滑机械密封的动力学特性. 基于液体润滑理论和小扰动法,建立了考虑液膜空化的密封微扰膜压控制方程,采用有限单元法对端面液膜三自由度微扰下的液膜刚度和阻尼系数进行了数值求解,分析了不同参数对液膜密封动力系数的影响. 螺旋槽深度在10 μm左右、槽坝比在0.75左右、槽宽比在0.4左右,螺旋角在9°左右时液膜具有最大的轴向和角向刚度系数. 螺旋槽深度在5 μm左右、槽宽比在0.6左右、螺旋角在20°左右时,两角向交叉阻尼绝对值最大. 初始偏角的存在使密封压力呈现非对称性,从而使两角向动力系数绝对值不再相等. 液膜轴向刚度kzz在数量级上远大于其余液膜刚度值,液膜轴向阻尼dzz、角向阻尼dαα和dββ远大于液膜其余阻尼值且随着转速和间隙的增大而减小.   相似文献   

9.
涡轮泵转子-迷宫密封系统的非线性稳定性和分岔   总被引:2,自引:0,他引:2  
研究迷宫密封对某一工程涡轮泵转子系统动力特性的影响,迷宫密封力采用Muszynska非线性力模型,应用有限元法建立转子系统的动力学方程,采取系统动力学方程中包含的高阶线性自由度和低阶的非线性自由度进行分块处理的方法,有效地缩短了求解时间。根据Floquet理论,判别系统的临界失稳转速,并由Floquet乘子来确定系统失稳后分岔方式。采用分块-Newmark法数值模拟了转子二涡轮盘的轴心轨迹。最后分析了涡轮泵转子二涡轮盘的质量偏心同相位和存在90度相位差时对转子系统运动特性的影响。  相似文献   

10.
蜂窝密封动力特性计算方法的改进及应用   总被引:1,自引:0,他引:1  
针对蜂窝密封的转子动力学特性分析,本文由双控制体模型入手,建立相应的控制方程,将其无量纲化,并通过摄动分析分解为零阶及一阶无量纲方程。通过零阶方程求得定常流场,确定流场是否发生阻塞现象,继而求解一阶方程得到密封的动力特性系数。本文的双控制体模型在蜂窝密封静子和转子表面采用Blasius模型的摩擦系数,且舍弃转子轴心传统的圆轨迹小扰动假设,直接设定为椭圆轨迹小扰动,加之矩阵形式的表达,得到了更为清晰的模型及更为简洁的算法。随后与实验结果相比较,验证模型及计算结果的准确性,并比较一般气体密封的计算结果,体现蜂窝密封在稳定性方面的优越性。最后分析了几种密封参数对其动力特性的影响,揭示某些规律并给出一些建议。  相似文献   

11.
建立迷宫-蜂窝混合型密封三维数值分析模型,研究密封在阻塞/非阻塞流动状态及不同偏心率下静态稳定性与泄漏特性,并与传统迷宫密封进行对比分析. 结果表明:两种不同结构型式的密封泄漏量均随偏心率的增大而增加,但迷宫-蜂窝混合型密封相较于传统迷宫密封有更好的封严性能. 在阻塞与非阻塞状态下,两种密封均表现为负的静态刚度系数,系统易产生静态失稳现象. 与传统迷宫密封相比,迷宫-蜂窝混合型密封静态刚度系数绝对值较小,稳定性较高.   相似文献   

12.
为改善星箭界面振动环境,设计六杆隔振平台,采用磁流变阻尼器作为半主动控制元件,替代原有锥壳过渡支架.对整星隔振平台用磁流变阻尼器进行性能测试,得到反映磁流变阻尼器阻尼特性的实验数据.建立具有两个隐含层的反向传播神经网络对阻尼器进行建模,用于预测磁流变阻尼器阻尼特性以及控制系统设计.提出一种串行算法优化网络结构、权值和阈值,保证网络具有较好的泛化能力和稳定性.仿真结果表明,与参数化模型相比,提出的神经网络模型具有较小的训练误差和较强的泛化能力,能够很好地预测阻尼器的阻尼特性.  相似文献   

13.
Semi-active hydro-gas suspension system for a tracked vehicle   总被引:1,自引:0,他引:1  
A semi-active hydro-gas suspension is proposed for a tracked vehicle to improve ride comfort performance, without compromising the road holding and load carrying capabilities of the passive suspension. This is achieved through an active damper used in parallel with a gas spring. The suspension damper parameters are varied by a control mechanism based on sky-hook damping theory, which alters the flow characteristics. A damper prototype has been developed, tested for its flow characteristics, after which it has been integrated into an existing hydro-gas suspension system. An analytical model has been proposed from first principles rather than developing a phenomenological model based on experimental characteristics. This model is validated with experiments carried out on a suspension test rig. In order to compare the performance with the original passive system, an in-plane vehicle model is developed and the simulations clearly show that the semi-active system performance is superior to the passive system.  相似文献   

14.
Summary  This paper presents a viscoplastic model for PTFE designed to simulate numerically PTFE shaft seals. A rate-independent elastoplastic model with an endochronic flow rule is coupled in series with a rate-dependent Kelvin model, which has a highly nonlinear damper. In contrast to previous models for PTFE, this unified approach is suitable for numerical simulation of the loading and the stress relaxation behaviour at ambient temperature. Received 30 October 2001; accepted for publication 21 January 2002  相似文献   

15.
基于自主设计的可视化试验装置及膜温和膜厚测量方法,对下游泵送螺旋槽密封空化特征及性能参数进行试验研究.探讨了油压和转速对不同螺旋槽密封液膜中空穴发生位置、空穴分布及空穴边界的影响,拟合了不同螺旋槽密封空穴边界的试验关系式,并对不同空化模型的理论泄漏量和膜厚与相应试验值进行了对比分析.结果表明:内槽型和中槽型密封的空穴均发生在螺旋槽内,但两者的空穴区形状明显不同;油压的增加有助于抑制液膜中空穴的发生,而转速的增加反之;尤其是内槽型,油压对其空穴发生影响更为显著;在低转速或高油压时,Reynolds和JFO两空化模型均可用于预测泄漏量和膜厚;在高转速或低油压时,JFO空化模型预测值更准确,而Reynolds空化模型预测值偏大.  相似文献   

16.
A mathematical model of calculating rotordynamic coefficients associated with leakage steam flow through labyrinth seals was presented. Particular attention was given to incorporating thermal properties of the steam fluid into prediction of leakage flow and subsequent derivation of rotordynamic coefficients, which quantitatively characterize influence of aerodynamic forcing of the leakage steam flow on the rotordynamics. By using perturbation analysis, we determined periodic and analytic solutions of the continuity and circumferential momentum equations for the time-dependent flow induced by non-axisymmetric rotation of the rotor encompassed by a labyrinth seal. Pressure distributions along labyrinth seal cavities and rotordynamic coefficients were compared at the same condition for air and steam flows. Influence of steam flow through the labyrinth seal cavities on rotordynamic coefficients was analyzed in terms of inlet pressure, inlet swirl velocity and rotor speed.  相似文献   

17.
A comparative analysis of the influence of steam leakage through vane, gland, and shaft seals on the rotordynamics of the high-pressure rotor of a 1,000 MW ultra-supercritical steam turbine was performed using numerical calculations. The rotordynamic coefficients associated with steam leakage through the three labyrinth seals were calculated using the control-volume method and perturbation analysis. A stability analysis of the rotor system subject to the steam forcing induced by the leakage flow was performed using the finite element method. An analysis of the influence of the labyrinth seal forcing on the rotordynamics was carried out by varying the geometrical parameters pertaining to the tooth number, seal clearance, and inner diameter of the labyrinth seals, along with the thermal parameters with respect to pressures and temperatures. The results demonstrated that the steam forcing with an increase in the length of the blade for the vane seal significantly influences the rotordynamic coefficients. Furthermore, the contribution of steam forcing to the instability of the rotor is decreased and increased with increases in the seal clearance and tooth number, respectively. The comparison of the rotordynamic coefficients associated with steam leakage through the vane seal, gland seal, and shaft seal convincingly disclosed that, although the steam forcing attenuates the stability of the rotor system, the steam turbine is still operating under safe conditions.  相似文献   

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