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《迷宮密封泄漏特性及新結(jié)構(gòu)研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、迷宮密封泄漏特性及新結(jié)構(gòu)研究(申請清華大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文)培養(yǎng)單位：熱能工程系學(xué)科：動力工程及工程熱物理研究生：王旭東指導(dǎo)教師:林智榮講師二○一五年四月ResearchonLeakageCharacteristicsandImprovementsofLabyrinthSealsThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinPowerEng
2、ineeringandEngineeringThermophysicsbyWangXudongThesisSupervisor:LecturerLinZhirongApril,2015摘要摘要迷宮密封廣泛應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機械中，其對機械的運行效率和經(jīng)濟性有重要影響。本文利用理論建模、實驗測量和數(shù)值模擬對迷宮密封泄漏特性進行了研究，具體分析了密封機理，并給出了新的密封設(shè)計。通過對泄漏流動進行量綱分析，得到對泄漏量有重要影響的三個參數(shù)：壓比、幾何結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。泄漏流動特征與管流類似，因此將兩者進行類比分
3、析，并利用粘性耗散函數(shù)來定量考察密封結(jié)構(gòu)內(nèi)部各點處的耗散情況，發(fā)現(xiàn)密封結(jié)構(gòu)內(nèi)部各點對耗散的貢獻情況并不相同，截流位置和駐點位置處的耗散明顯高于其他位置，腔內(nèi)漩渦流動的耗散很小，因此，得到設(shè)計新結(jié)構(gòu)的準則：新結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能的增大截流處和駐點處的損失，同時直接對主流進行作用。對于壓比的研究，通過建立流動模型，得到泄漏量與壓比之間的函數(shù)關(guān)系，該模型預(yù)測結(jié)果與實驗和數(shù)值模擬結(jié)果吻合較好，證實了流動類比和模型預(yù)測的正確性。對于幾何結(jié)構(gòu)的研究，主要考察轉(zhuǎn)子與靜子之間的相對軸向位置關(guān)系，結(jié)果表明密封齒前轉(zhuǎn)子平臺
4、的長度通過影響密封齒前的渦大小來直接影響泄漏量的大小，并存在最優(yōu)的轉(zhuǎn)靜子相對位置，進一步，將這一結(jié)論應(yīng)用于真實工況下的轉(zhuǎn)子軸向串動的分析中，對這一結(jié)論進行了驗證。對于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的研究，改進壓比模型，考慮軸向和周向的動量平衡，得到轉(zhuǎn)速對泄漏量的影響模型，并通過不同形式和工況下的迷宮密封結(jié)構(gòu)的實驗數(shù)據(jù)對模型進行了驗證，模型預(yù)測結(jié)果與實驗結(jié)果吻合的很好，這也證實了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動通過提供泄漏主流的切向速度來增大粘性耗散，進一步，通過數(shù)值模擬對轉(zhuǎn)動流場進行分析，從流動細節(jié)上對模型進行了驗證?；趯γ芊鈾C理的研究和
5、提出的新結(jié)構(gòu)的設(shè)計準則，設(shè)計了一種新型的密封結(jié)構(gòu)，該新結(jié)構(gòu)可以將泄漏量降低25%左右，也同時驗證了本文提出的設(shè)計準則。由于真實密封結(jié)構(gòu)的幾何尺寸受限于軸向串動，因此將該新結(jié)構(gòu)進行了修改，修改后的結(jié)構(gòu)在絕大部分軸向位置處泄漏量可以減小約20%左右。關(guān)鍵詞：迷宮密封；泄漏特性；密封機理；流動建模；新結(jié)構(gòu)IAbstractAbstractLabyrinthsealsarewidelyusedinthefieldofturbomachineswithagreatinfluenceontheefficie
6、ncyandeconomyissues.Thisthesisstudiesleakagecharacteristics,sealmechanismandproposesasealstructurewithhigherperformancebyflowmodeling,experimentalinvestigationandnumericalsimulation.Basedonscalinganalysisforleakageflow,theleakagemassflowrateisgreatly
7、influencedbythreeparameters:pressureratio,geometrystructureandrotationalspeed.Characteristicsofleakageflowissimilartothatofpipeflow,soanalogyismadebetweenthesetwoflowphenomena.Toillustratedissipationcontributionsmadebyeverypointinsealstructure,viscou
8、sentropygenerationisapplied.Fromdissipationcontour,thedissipationgeneratedbyeverypointvariesobviouslywithahighervalueatorificeandstagnationpointandamuchlowervalueatthecavityflow.Thendesigncriteriaforhigherperformanceisproposed:newdesignshouldincrease
