为了增强浮动迷宫密封的浮起性能和适应转子径向跳动的能力,在主轴跑道的外表面增加了槽型结构,通过试验测量和CFD数值仿真研究不同压差、转速下不同开槽方式(无槽、直线槽与螺旋槽)对浮动迷宫密封泄漏特性和浮起性能的影响。结果表明:泄漏量随着压差的增大近似呈线性增长,直线槽浮动迷宫与螺旋槽浮动迷宫泄漏量数值计算值最大分别增加了16.1%和18.7%,试验值最大增加分别为14.5%和15.1%;直线槽与螺旋槽对浮动迷宫密封浮起力的影响相差不大,但是随着压差的逐渐增加,螺旋槽对浮起力的影响相较于直线槽而言会越来越大;随着转速的增加,3种密封结构的泄漏量和浮起力变化很小,而且直线槽与螺旋槽密封结构泄漏量和浮起力都大于无槽密封结构。

为提高迷宫密封仿真分析效率,基于功能需求及多种流体力学仿真平台的特点,选择COMSOL仿真平台开发参数化迷宫密封分析软件,利用流体力学建模工具和求解器实现流场建模仿真,利用APP开发器制作软件图形用户接口,在仿真平台中编写脚本代码实现对多种类型迷宫密封的参数化分析,最终高效率完成软件开发工作。测试结果表明,开发的分析软件使用方便、结果准确,能有效提升仿真效率。

刷式密封能够提升各类透平机械的性能,近年来航空发动机对刷式密封提出了更高的工作温度要求。为研究高温条件下跑道对刷丝尖端的磨损作用,针对性地研制基于电磁加热原理的刷式密封高温磨损试验设备,并成功完成GH5605材料的刷封试样与转子跑道之间的高温高速磨损试验,试验温度达到700℃,试验线速度达到100 m/s。为研究刷丝柱面的高温摩擦磨损行为,基于SRV摩擦磨损试验机开展刷丝柱面模拟磨损试验。研究结果表明:刷丝尖端与跑道耐磨涂层之间的磨损机理以磨粒磨损为主,随着跑道温度升高,刷丝尖端附着的氧化物增加,并可使刷丝柱面产生粗糙氧化层;温度对刷丝柱面的磨损行为有显著影响,常温条件下刷丝柱面呈现出显著的黏着磨损特征,在300℃和700℃的试验温度条件下,氧化现象削弱了刷丝柱面的黏着磨损作用,并使其摩擦因数和磨损速率降低。研究

为解决大型船用柴油机曲轴箱轴端漏油问题,通过仿真和试验对气液两相条件下迷宫密封的泄漏行为开展研究。基于FLUENT软件进行迷宫密封流场仿真,利用离散相模型开展油滴逃逸行为分析,揭示迷宫密封在气液两相环境中的密封机理和泄漏规律。在试验器上模拟了曲轴箱密封的实际结构和工况条件,测量了不同转速条件下的漏油速率,研究了密封装置中的不同结构特征的功能作用,最终提出了两种改进措施并验证了措施的有效性。研究结果表明:交错迷宫结构与直通型迷宫结构相比可以更显著地减少空气泄漏,增加交错迷宫结构可大幅减少空气对液相介质的向外输运,此外,合理利用迷宫结构进行回油亦能显著减少滑油泄漏。