以往轴向迷宫密封设计时多借鉴旋转迷宫密封的研究成果,而对于轴向迷宫密封,其内部流体变化形式存在较大区别。为探讨轴向迷宫密封流场分布和泄漏特性,对某型号迷宫压缩机活塞气缸部位采用的齿形轴向迷宫密封结构进行研究。建立该轴向迷宫密封结构的三维模型,对迷宫密封泄漏特性进行流固耦合分析,分析迷宫密封流体域内压力分布、流场分布及结构变形量的变化规律。结果表明:该轴向迷宫密封齿形结构的设计,能够有效地将流体压力能转换为湍动能,通过逐级能量损耗而实现密封;迷宫密封结构在入口处发生最大变形,流体出口处活塞气缸总变形量降低。将该轴向迷宫密封结构应用于压缩机进行实验测试,表明气缸与活塞之间的密封性能良好,为轴向迷宫密封的结构设计与应用提供理论支撑。

以某大型往复式压缩机中气缸与活塞间的迷宫密封结构为研究对象，以ANSYS Workbench为仿真平台，采用CFD计算流体动力学方法对迷宫密封中不同空腔深度下的密封结构内部流场进行模拟分析，揭示了流固耦合作用下空腔深度变化对迷宫密封性能的影响。分析结果表明：随着空腔深度的逐渐增大，密封空腔内的压力变化更加显著；密封腔壁面变形量呈先增大后逐渐减小再逐渐增大的趋势；泄漏量随空腔深度增加呈现先逐渐下降后急剧上升的趋势，并存在最佳的空腔深度值。

提出基于移动渐进线算法（MMA）求解策略的迷宫密封多结构参数优化设计方法。以某立式迷宫压缩机活塞与气缸间的迷宫密封结构为优化对象，以节流间隙、空腔深度、齿型夹角等主要尺寸参数为设计变量，针对泄漏量最小化的目标函数，建立迷宫密封结构多参数优化模型；针对该数学优化模型，推导了与之相应的设计变量关于目标函数的灵敏度分析公式；基于MMA算法求解复杂非线性规划问题的优势，采用MMA算法求解提出的优化模型，并获得良好的设计结果。

针对风力机运行中出现塔架倒塌问题,以底部有塔架门的风力机塔架为研究对象,基于压杆稳定理论和有限元屈曲分析原理,采用有限元分析软件ANSYS的非线性屈曲分析方法,对一个兆瓦级风力机塔架在轴向压力作用下的屈曲特征值和屈曲模态进行了分析计算。结果表明：塔架门的存在,会降低薄壁塔架屈曲临界载荷值,降低同种工况下塔架抵抗屈曲失稳的能力,且塔架门附近的最大等效应力明显增大,需进行强度校核。

以ANSYS Workbench为工作平台,采用ANSYS Meshing模块为三维气体通道进行非结构化网格划分,利用Fluent技术对流动在迷宫密封通道内的气体进行模拟分析,验证双侧迷宫密封结构在工作过程中的优势和有效性,分析双侧迷宫密封间隙以及节流齿等因素对迷宫密封性能的影响。结果表明：双侧迷宫密封结构的密封效果要优于单侧迷宫密封结构和间隙密封结构;双侧迷宫密封的密封间隙越大,气体的泄漏量越大;在规定密封长度内存在最佳节流齿宽度;节流齿逆于气体来流方向时的密封效果更好,并且节流齿存在最佳密封倾斜角度。

大型往复式压缩机多数为对称平衡型、单级压缩机。气缸内气体需要经过吸气、膨胀、压缩、排气4个过程构成一个工作循环,在工作过程中气体在气缸内的压力和温度是变化的。应用W orkbench软件对气缸内温度场与热应力进行模拟分析,得出吸气和排气阶段气缸的温度和热应力的分布规律,为气缸的改进设计提供理论依据。