以轴向轮缘密封为研究对象,在传统直缝密封间隙结构的基础上,通过改变轴向外齿间隙区域的几何型线,设计了双曲线、椭圆及圆型密封导流段结构,数值求解了三维RANS方程组和SST湍流模型,并且系统深入研究了这4种不同导流段几何结构下轮缘密封射流对涡轮级的气动性能,以及对下游动叶端壁冷却性能的影响规律。研究结果表明:所设计圆型、椭圆型以及双曲型导流段结构均可提高涡轮级整体气动性能;圆型密封导流段结构具有最佳的气动性能以及端壁气膜冷却效果。相比于直缝型导流段结构,采用圆型导流段结构在相同的冷气流量下,涡轮级效率可提高约0.23%;在动叶前缘轮缘密封射流所覆盖的冷却区域,采用圆型导流段结构时冷却效率可提高约20%。

系统深入研究了不同导流段轴向相对位置轮缘密封射流对涡轮级气动性能及下游动叶端壁冷却性能影响规律。通过求解三维RANS方程组和SST湍流模型,计算对比了Ld=5mm、Ld=11mm以及Ld=14mm时3种不同导流段与动叶前缘相对位置、轮缘密封射流对涡轮级气动性能的影响以及对下游动叶端壁气膜保护的效果。研究结果表明:随着导流段与动叶前缘轴向相对距离的增加,涡轮级气动性能提高,同时冷气流可以更加深入到动叶通道内部,从而增加动叶端壁前缘冷却区域的面积。

CSP摆剪液压离合器摩擦副高速滑摩时温度过高会引起摩擦片烧蚀和润滑油炭化,因而需要对离合器的工作状态和冷却润滑流量展开研究。依据摩擦学理论和热平衡理论,建立离合器摩擦副温度场数学模型和油液冷却模型。通过对模型的数值求解,获得了摩擦副在不同啮合时间和啮合次数下的温升特性及不同冷却油量下的冷却特性。结果表明:啮合时间和接合次数增大会导致摩擦副温度显著升高;对偶钢片接触面温度场分布规律与接触应力分布规律一致;对偶钢片啮合面终态温度场分布趋于均匀,但高温点总数增多,温度场整体分布较为不均匀;冷却润滑流量在中低热负荷下对摩擦副温升影响低微,而在高热负荷下对摩擦副温升影响显著,但当流量增大到一定值后,增加流量对温升影响微弱。