迷宫-刷式密封泄漏流动和摩擦传热特性数值研究

简介

为了探究结构参数和运行工况参数对迷宫-刷式密封泄漏流动和摩擦传热特性的影响规律,采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程耦合有限元分析(FEA)的方法,数值研究了围栏高度hb,前夹板与转子间隙hf,转速n和压比Rp对迷宫-刷式密封泄漏流动、温度分布以及转子热应力的作用规律。研究结果表明:刷丝束与转子的摩擦生热使得泄漏流量显著降低;Rp和hb对接触式迷宫-刷式密封封严性能有着决定性作用。Rp和n升高使得摩擦热流密度和转子最高温升显著增大。hb增大使得摩擦热流密度和转子最高温升先增大后减小;hf增大使得摩擦热流密度先略微增大后减小,转子最高温升逐渐减小;转子最高温升随hb或hf增大的变化趋势取决于摩擦热流密度增幅和气流冷却作用增强幅度的相对大小。转子最高热应力随Rp和hb升高而增大,随hb增大而先增大后减小,随hf增大而减小。