迷宫密封结构与动力学参数影响因素

针对迷宫密封-转子系统的特点,建立密封-转子系统动力学模型,分析转速、入口预旋比、密封间隙、压差等重要密封参数对密封动力学特性系数的影响.对三维模型的流体动力学(CFD)进行分析,总结出密封结构和压差对泄漏量的变化规律,并通过与实验的对比分析验证了本方法的正确性.研究结果表明:减小密封入口预旋速度,适当增大密封间隙,可以减小引起不稳定的交叉刚度系数,提高稳定性.齿宽存在一个临界值(1.04 mm),高于这个临界值时,随着齿宽变大泄漏量变大;低于这个临界值时,随着齿宽变大泄漏量变小.在相同转速下,随着密封间隙的增大泄漏量增大,压差增大泄漏量增大,腔深增大泄漏量减小.     

Nonlinear dynamic characteristics model of labyrinth seal based on Muszynska model

An accurate seal forces model is the foundation to analyze the rotor-seal systems. In this paper, the Navier-Stokes equation and energy equation are solved to simulate the interior flow field in the labyrinth seal gap. The leakage rate is compared with the experimental results in the literatures. The ：4maximum error is 4% , which proves that the method of employing CFD to simulate the interior flow field of labyrinth seal gap is reliable. Based on this, the interior flow field and fluid exciting force of stage teeth labyrinth seal are studied. By coupling with the Muszynska model, the method of defining the experience loss parameters in Muszynska model is proposed. The results indicate that the experience parameters obtained by the proposed method can depict the nonlinear exciting force of labyrinth seal better.     

超超临界汽轮机汽封漏汽流动特性的数值模拟研究

利用ANSYS软件对梳齿型、侧齿型和蜂窝型汽封的内部气体流动特性进行数值模拟分析,其结果表明:在相同的特征尺寸和边界条件下,梳齿型汽封出口压力最高,蜂窝型汽封出口压力最低。在梳齿型汽封中,气流在汽封齿与凸台之间形成的蒸汽室内将产生漩涡;侧齿汽封由于增加了侧齿,产生的漩涡强度将增大;蜂窝汽封在每个小蜂窝中将产生漩涡,漩涡强度最小,节流效果最明显。蜂窝式汽封的漏汽量最小,梳齿型汽封漏汽量最大。当出口压力相同、入口压力不同时,随着入口压力的增加,3种汽封的漏汽量也随之增加;当出、入口压力相同时,随着汽封段长度的增加,3种汽封的漏汽量均减小。     

混合刷式密封泄漏特性的数值研究

为分析某型号汽轮机改进的刷式密封结构的密封性能,采用non?Darcian多孔介质模型的Reynolds?averaged Navier?Stokes方程数值求解方法,对泄漏流动特性及转子表面、刷束自由高度和保护高度的压力、速度、湍流动能分布规律进行数值研究,并与迷宫密封进行相应的比较。结果表明：相同的间隙和压比下,混合刷式密封流场分布要比迷宫密封复杂,泄漏量明显小于迷宫密封;相同的结构和参数下,泄漏量随着压比的上升而增加;转子表面的轴向压力和湍流动能从进口到出口呈现阶梯状递减趋势,保护高度的径向压力基本趋于常数值;刷束径向速度和湍流动能随着压比的上升而增加,刷束下半部分和后挡板保护高度对泄漏特性影响比较大。研究结果为汽轮机刷式密封的结构设计,改善性能,提供了理论依据。     

基于FLUENT技术的迷宫密封泄漏量分析

采用GAMB IT软件建立迷宫通道的二维非结构化网格模型,利用FLUENT模拟迷宫密封的内部流动,分析空腔深度、间隙宽度、节流片的倾斜角对迷宫密封性能的影响,得到较为优化的迷宫密封结构。结果表明:间隙宽度增加,迷宫密封泄漏量逐渐增大,空腔深度和节流片倾斜角增大,泄漏量减小;间隙宽度和空腔深度对密封性能影响较大,而节流片倾斜角的影响较小.     

台阶式篦齿封严特性的数值模拟

在深入分析了国内外有关封严篦齿研究成果的基础之上,为了弥补在台阶式篦齿方面数值模拟工作的不足．基于数值模拟的方法,采用FLENT软件中标准k-ε模型和QUICK格式算法研究了台阶式篦齿泄漏系数随前后压比,齿腔形状、齿数、密封间隙、齿倾斜度、流向改变而变化的规律,并与之和实验结果及直通式篦齿性质做了比较．证实了数值模拟方法的准确性,并找出了影响台阶式篦齿泄漏系数的主要因素,结论可作为台阶式篦齿正确选型的参考,有助于提高篦齿封严效果．     

齿轮箱迷宫密封仿真试验优化

以高速齿轮箱传动轴轴端的迷宫密封为研究对象,建立迷宫密封模型。采用标准的k-ε湍流模型模拟迷宫密封内流场特性,分析其泄漏量、压力及速度分布情况。利用Fluent中的SIMPLE算法计算能量方程和湍流方程。通过研究齿距、齿顶长度对密封性能的影响,从而确定最优参数,同时研究了入口压力和转速对齿轮箱迷宫密封泄漏量的影响。结果表明：泄漏量随齿距的增大而逐渐变大;随齿顶长度的增大,泄漏量先减小之后基本不变;在不考虑温升条件时,转速对泄漏量几乎没有影响,但随转速的增大,密封性能提高。     

刷式密封中泄漏问题的流体动力学模型研究

简要介绍了刷密封的历史和应用前景,并在深入研究的基础上,总结和提出了刷式密封准三维的性能分析模型,建立了静态轴对称的流体动力学模型.     

汽封间隙激振对转子作用的动力学分析

基于气动弹性力学理论,建立了模拟转子汽封间隙流激振的动力学模型,分析了汽封转子系统的动力学行为．该模型用总阶数为八阶的两组流固耦合的动力学方程描述,一组是2个分别为沿X和Y方向的转子结构强迫振动方程;另一组是利用Rayleigh方程描述的2个流体动力系数自激系统的强迫振动方程,给出了部分数值算例,并对结果进行了讨论．     

旋转与热效应对齿轮箱轴向迷宫密封泄漏特性的影响

探索润滑油与理想气体混合介质下齿轮箱密封泄漏机理,分析转子旋转效应和热效应对迷宫密封泄漏特性的影响,研究旋转效应和热效应造成密封系统转子结构变形和流场变化导致密封性能变化的影响规律. 研究结果表明：旋转效应和热效应减小了迷宫密封间隙宽度,其中,热效应膨胀变形量高于旋转效应离心变形一个量级;转子转速存在一个阈值（4 000 r/min）,当转速超过阈值时,迷宫密封泄漏量明显降低,当转子转速为10 000 r/min时,相对无旋转工况,泄漏量下降了18.5%;润滑油温度升高,黏度降低,密封结构的泄漏量呈近线性增大,当温度为140 °C时,相比温度为40 °C工况,泄漏量上升了58.6%;旋转效应和热效应造成流场变化是影响密封系统泄漏特性的主要因素,结构变形是次要因素.     

倾斜式曲径汽封泄漏流动研究

提出一种新型的汽封结构-倾斜式曲径汽封。该汽封能够在保证机组安全性的前提下,通过减小有效漏汽面积,提高涡流速降效果,减小汽轮机的漏汽量。利用Fluent软件对不同倾斜角的汽封和传统式汽封进行数值模拟,对蒸汽在汽封内部的流动情况以及漏汽流量系数进行分析。研究表明:当汽封齿数和蒸汽参数一定的条件下,影响倾斜式汽封密封效果的因素是有效漏汽面积和泄漏流量系数;倾斜角度大于20°时,倾斜式汽封的密封效果优于传统式曲径汽封,小于20°时,则不如传统式汽封;随着倾斜角的增大,漏汽流量系数逐渐减小,当倾斜角大于45°时,泄漏流量系数和传统式曲径汽封相近,漏汽流量系数保持较为稳定的状态;相对位移的增大提高了漏汽流量系数,降低了倾斜式汽封的密封效果。     

复合式蜂窝汽封及其在汽轮机轴封上的应用

介绍了汽轮机轴封系统的作用,分析了梳齿式迷宫汽封存在的问题,阐述了蜂窝汽封的原理和优点以及复合式蜂窝汽封在2台C6-35/8型汽轮机轴端汽封改造中的技术要点.2年多的运行实践证明,6 MW抽凝式汽轮机轴封应用复合式蜂窝汽封代替梳齿式迷宫密封后,轴封漏汽量明显减少,油中带水隐患消除,凝汽器真空提高,机组发电能力增加,节能降耗效果显著.     

复合式蜂窝汽封及其在汽轮机轴封上的应用

介绍了汽轮机轴封系统的作用,分析了梳齿式迷宫汽封存在的问题,阐述了蜂窝汽封的原理和优点以及复合式蜂窝汽封在2台C6-35/8型汽轮机轴端汽封改造中的技术要点.2年多的运行实践证明,6 MW抽凝式汽轮机轴封应用复合式蜂窝汽封代替梳齿式迷宫密封后,轴封漏汽量明显减少,油中带水隐患消除,凝汽器真空提高,机组发电能力增加,节能降耗效果显著.     

阶梯式迷宫密封泄漏量和动特性数值研究

涡动转子与迷宫密封中的泄漏流体相互作用能产生诱发涡轮机械失稳的气流激振力。迷宫密封动特性系数能描述激振力的重要特性。传统的迷宫密封动特性分析方法基于整体流动理论,尽管求解迅速,但对工作在小间隙、高速、高压条件下的密封动特性预测精度不高,且不适用于求解复杂结构密封的动特性。为了提高迷宫密封动特性的预测精度,利用三维计算流体动力学方法模拟迷宫密封内部流动。这一方法适合于任意齿形和结构的迷宫密封,当仅计算泄漏量时采用轴对称模型,计算激振力采用三维偏心模型。计算结果与实验数据比较,表明计算流体动力学方法预测阶梯迷宫密封的泄漏量和动特性系数精度较高。     

Characteristics of a magnetic fluid seal and its motion in an axial variable seal gap

With suitable assumptions a hydrodynamic model for the magnetic fluid motion in an axial variable gap seal was constructed, and the solution to the equations of the model was deduced. The characteristics of a magnetic fluid seal and its motion,including the speed and pressure distribution, and the seal capacity of a magnetic fluid rotating seal were systematically described.The factors affecting seal capacity and ways to improve seal capacity based on the hydrodynamic model are discussed. The basic condition for dynamic seal availability is presented. The rotating speed and radius of the shafts should be decreased. The work can provide proof of a seal design or suggest ways to improve the seal capacity of magnetic fluid seals.     

高速动压密封的气液两相性能对比分析和试验

为明确气相介质和液相介质分别对高速流体动压密封性能的影响,进行两种相态的密封性能对比分析与试验研究.分别建立动压密封端面流体域的气相和液相数值分析模型,分析转速、压差、槽深、槽数、槽坝比等操作参数和端面结构参数对动压密封气相和液相的泄漏量、开启力等性能的影响.自主研制动压密封试验装置,进行变转速、变压差和密封端面磨损试验,得出了转速、压差等操作参数对密封气相泄漏率、液相泄漏率和端面磨损率的影响.数值模拟和试验研究结果表明:相同的转速和压力时,液相密封开启力和泄漏量都比气相密封更大;不同结构参数下,气相和液相密封开启力均有极大值,气相密封和液相密封开启力达到极大值的最优结构参数有所不同,液相密封的最优槽坝比、最优槽数较气相密封小,液相密封开启转速较气相密封低,说明液相动压密封比气相动压密封更容易开启;低速时密封端面磨损较严重,高速时密封端面几乎无磨损,动压密封更适合在高速工况下运行.     

基于渗漏模型的城市排水系统建模与分析

针对城市排水系统管网中管道发生渗漏这一不确定因素,结合传统圣维南方程组研究渗漏发生时的系统建模与分析问题.分析某段发生渗漏的管道内的水流运动状态,推理计算得出改进后的连续性方程和动量方程.结合我国城市排水系统管网中管道的具体运行情况,对方程组进行线性化,建立以流量为状态的城市排水系统水力学状态空间模型.分析系统稳定性,设计系统状态反馈控制器,通过仿真验证了所提方法的正确性.     

生物絮凝剂普鲁兰的发酵动力学模型研究

为了优化短梗霉生产的发酵过程,对出芽短梗霉(Aureobasid ium pu llu lans)发酵生产胞外多糖(EPS)普鲁兰的动力学进行了研究,利用数学建模方法得到了描述出芽短梗霉在30 L发酵罐中菌体生长,普鲁兰的合成及玉米淀粉水解物的消耗动力学数学模型和模型参数.实验和模型数据的比较结果证明模型计算值与实验效果拟合良好,为普鲁兰的放大工业化生产提供依据.     

闸门止水对自振特性的影响

通过物理模型试验和有限元分析方法,以汗华水电站表孔闸门为例,分析了闸门止水对闸门自振特性的影响.在物理模型试验中,定性分析了止水对闸门自振特性的影响情况,通过测试极端工况(闸门有止水和无止水)下闸门的自振频率,研究了闸门止水对其自振频率的影响.然后通过有限元数值模型计算了不同止水弹模对闸门自振特性的影响情况,对闸门如何选用止水材料给予定性分析.试验及计算成果对闸门止水的设计具有一定的借鉴意义.     

仿海豹胡须阵列检测水中运动目标尾流特征

为检测水中运动目标的尾流特征,获取运动目标运动轨迹方向、几何尺寸等参数信息,通过模仿海豹使用胡须探测猎物的机理,提出了一种仿海豹胡须的尾流探测方法。首先,用3D打印技术制作了与海豹胡须形态相似的胡须模型,并结合压阻元件等材料制作了可感知水中运动目标尾流的传感器阵列。其次,设计尾流检测实验方案,并对0.5、1.0、1.5 m/s的均匀来流及具有微小波动的非均匀流场情况进行仿真分析,获取不同流场情况下的尾流速度场分布,分析S₁₁的升力系数及频谱分布,并与理论计算得到的尾流漩涡脱落频率进行对比,验证实验方案的有效性。最后,在实验室条件下,采用该传感器阵列实现了对被测目标尾流特征的测量,并分析了仿海豹胡须夹角对尾流检测的影响。结果表明：在不同来流情况下,胡须模型升力系数波动较明显,经快速傅里叶变换获得的主频与尾流漩涡脱落频率理论值一致性较好;在尾流区内传感器探测尾流信号的平均电压值是非尾流区的3倍以上,由此可准确识别出尾流区和非尾流区。在此基础上,对平均电压值衰减的梯度方向进行分析,实现了对被测目标运动轨迹方向的估算。该传感器阵列测得尾流信号的最大响应频率接近数值仿真的主...