采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes（RANS）方程,研究了具有16个齿的迷宫密封转子动力学特性,分析了在两种转速条件下进口预旋对迷宫密封转子动力特性系数的影响,计算了无进口预旋时,在两种压比条件下,迷宫密封系统的交叉刚度和直接阻尼系数随转速的变化关系,并将计算结果与实验值和两控制容积BF（Bulk Flow）方法计算值进行了比较。研究结果表明：所采用的数值方法能较好地预测迷宫密封的转子动力特性,且计算结果优于两控制容积BF方法。对于迷宫密封,交叉刚度与进口预旋近似成正比关系,且随着转速的增大而增大;直接阻尼对转速和进口预旋均不敏感,但随压比的增大而显著增大。过大的进口预旋和转速均会使转子的稳定性降低;工作在较大转速下的迷宫密封系统可以通过施加合理的进口预旋来增强转子的稳定性。

内浮顶油罐中浮盘与罐壁之间的密封结构对降低油罐的油气损耗至关重要。以一台大型内浮顶油罐为研究对象,基于RNG k-ε理论建立该内浮顶油罐油气泄漏控制方程,采用Gambit软件建立该油罐油气泄漏计算二维模型,并应用CFD数值模拟方法对该油罐迷宫密封结构进行优化,研究该油罐迷宫密封齿高、齿宽及齿隙对油气泄漏率的影响。模拟结果表明,随着齿高、齿宽及齿隙增加,油气泄漏率均呈先降低后上升趋势;当齿高为2 mm,齿宽为2.9 mm,齿隙为0.6 mm时,油气泄漏率达到最低,该油罐迷宫密封性能达到最佳。

为研究非金属热塑性材料的迷宫密封齿变形对密封性能的影响,建立考虑齿变形的迷宫密封泄漏特性瞬态流固耦合数值求解模型,在验证数值求解模型准确性的基础上,分析不同进出口压比下,酚酞聚芳醚酮(PEKC)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜酮(PPESKca30)3种材料的迷宫密封力学特性及泄漏特性。研究结果表明:考虑齿变形的密封流场中最后一节齿顶处的压力要低于其相同工况下未考虑齿变形的流体压力,而速度则恰好相反;在不同进出口压比下,密封齿受到气流力作用发生变形,密封径向间隙增大,导致泄漏量增加了6.6%~30%;当进出口压比相同时,材料的弹性模量越大,密封齿变形越小,封严性能越好;研究的3种材料中,PPESKca30的变形量最小,密封泄漏量最少;密封件最大变形量均出现在齿顶位置,且从其齿顶位置向齿根方向逐渐减小;密封件等效应力的最大值均分布在齿根位置,且...

为研究典型迷宫-刷子密封结构的泄漏特性,搭建了研究密封泄漏特性的试验平台,进行了变高低齿齿隙、变刷子间隙、变压比、变转速等泄漏特性试验。试验结果表明:迷宫-刷子密封的流量系数随着刷子密封的相对间隙增大而增大,且增大到某一值时(0.7~0.8)与原常规的迷宫式密封流量系数相同;相同的刷子密封间隙下,流量系数随着压比的增大而降低;密封流量系数随着转速的升高略有下降。试验结果对迷宫-刷子密封在燃气轮机上的应用具有重要指导价值。

为了选择最佳泄漏模型并探究运行工况参数对直通式迷宫密封转子动力特性的影响规律,基于单控制体等熵过程Bulk-Flow模型发展了迷宫密封转子动力特性预测方法并开发了计算程序。通过对72种泄漏模型进行适用性分析,获得的最佳泄漏模型是采用Neumann泄漏方程、Chaplygin流量系数、Swamee&Jain切应力系数以及Kurohashi动能输运系数(正预旋工况)或Neumann动能输运系数(负预旋工况)的模型。所发展的方法结合这一模型对迷宫密封交叉刚度和直接阻尼的平均预测误差约为10%。研究了压比(0.3,0.5,0.7)和预旋比(-0.8,-0.4,0,0.4,0.8)对迷宫密封转子动力特性的影响,结果表明:迷宫密封交叉刚度和直接阻尼对密封进口压力敏感,而受出口压力的影响有限,穿越频率几乎不受进出口压力的影响;迷宫密封有效阻尼随预旋比增大而减小,在正预旋时出现负值,且其穿越频率随预旋比增大而...

针对受不平衡质量、轴承油膜、密封流体及基础振动多激励共同作用的转子系统,采用Lagrange法建立其动力学模型,以RungeKutta法求解系统非线性状态方程,绘制频谱图、分岔图和轴心轨迹来分析系统的动力学特性,并引入振动烈度评估转子的振动水平。对比分析了基础振动对转子系统的非线性动力学特性及失稳转速的影响,并研究了基础振动的形式、频率及幅值对系统动力学特性的影响。结果表明,基础振动使得系统稳定性降低,其对转子系统动力学响应的影响具有明确的方向性。

为解决农用涡旋压缩机切向和径向泄漏的问题,对涡旋压缩机的密封装置进行了设计和优化。涡旋压缩机的主要由防自转结构、支架体、动涡旋盘和静涡旋盘组成,其主要工作部件为动涡旋盘和静涡旋盘。采用迷宫密封结构及定长流动理论进行密封流场的计算,并利用湍流模型对通道模型进行计算,优化迷宫槽尺寸和结构,以提高密封性。对迷宫密封的泄漏量进行试验,确定了泄漏量的计算公式,并通过试验证明了迷宫密封方式的密封效果良好。

密封力学特性对于多级离心泵转子运行稳定性,泵机组减振降噪等具有重要意义。为了探究迷宫密封结构对转子运转性能的影响,对不同密封齿高、密封齿距及密封齿厚的密封刚度系数、阻尼系数进行了计算,研究了不同结构的迷宫密封对转子1阶临界转速的影响。结果表明平面密封比迷宫密封具有更好的密封力学性能;直接刚度和直接阻尼随着密封齿高的增加而降低,而交叉刚度与交叉阻尼的变化较小;密封齿高对转子的1阶临界转速的影响较大,临界转速随着密封齿高增大而呈先减小后增大的趋势,当密封齿高大于1 mm后,临界转速变化趋势不明显;而密封齿距及密封齿厚对迷宫密封的密封力学性能及临界转速的影响较小。

本文对石油、化工、电力等过程工业中普遍使用的透平机械轴端非接触密封进行了介绍,分别是迷宫密封、蜂窝密封和动压式干气密封。阐述了其基本结构特点、密封原理和使用范围,详细介绍了当前的研究进展,并对比分析三种密封的差异,为相关行业的技术人员提供参考。

燃料电池空压机系统中迷宫密封具有转速高、压差大的特点,本文对其不同结构参数的迷宫密封进行了流场仿真分析,发现随着齿厚和齿数增加,泄漏量降低;增加密封腔宽度和深度也有利于降低泄漏量,但是密封腔的深度超过1mm时影响较小,缩小密封间隙可以降低泄漏量,但是需要从整个轴系进行考虑。同样的长度下,采用更多的密封齿比增加齿腔长度和齿厚更能降低密封结构的泄漏量。