非接触式艉轴端面密封具备低泄漏、无磨损、高寿命等优点,但螺旋桨周期性击水而产生的周期性振动以及往复性轴向窜动都对密封的动态抗干扰性能提出了挑战。本文基于摄动法,求解得到艉轴密封的动态雷诺方程和动态性能参数,并采用有限元法进行求解,分析多种膜厚变工况下的密封动态性能。研究结果表明:转速的增加使得密封具有更大的刚度系数、阻尼系数以及更好的动态性能;而压差的增大会减小密封的刚度系数,不利于密封的动态性能;密封端面间流体膜的厚度越小,其具有越大的刚度系数,而阻尼系数略有减小,有利于密封的动态性能;因此艉轴端面密封适合于高转速、低压差、小膜厚的运行工况。

超临界态二氧化碳(Supercritical carbon dioxide, sCO2)梳齿密封技术是一项关系到sCO2先进动力系统中旋转机械运行高效、稳定的关键技术。为研究sCO2工质在梳齿密封内的流动特性,本文使用Fluent对实验中的梳齿密封进行了数值模拟,实验工况涵盖CO2的气相以及超临界相,共计18组。利用实验数据评价了不同湍流模型对计算的影响,分析了数值计算得到的密封内的流场分布以及能量转化过程。结果表明:本文提出的数值模型可以模拟sCO2工质在梳齿密封中的流动过程,在所研究的三种湍流模型中RNG k-ε模型的计算结果与实验数据吻合最好,其最大误差约为21.71%,平均误差约为7.43%。

密封技术是一项关系到超临界二氧化碳(Supercritical carbon dioxide, S-CO2)核动力力系统中旋转机械能否高效、安全、可靠运行的关键技术。为尽可能地减小密封泄漏,使用数值计算的手段研究了超临界二氧化碳直通式梳齿密封的泄漏特性。首先,对密封的泄漏量进行无量纲化以便后续描述密封的泄漏特性。随后,研究了密封上下游滞止工况以及密封几何参数对密封泄漏的影响。计算结果显示:温度及压力等热力学参数对密封的无量纲泄漏量影响较小;减小密封间隙,增加密封腔长,减小密封齿宽均会改善密封泄漏性能;齿高对密封泄漏的影响是非线性的,存在最优值,该最优值在齿高比腔长约为0.13时出现;增加齿数同样可以减小密封泄漏量,但这一点无法反映在无量纲化后的泄漏量上。本文的研究表明:本文采用的无量纲泄漏量可以比较准确地反映密封结构和泄漏之间的...