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《迷宮密封泄漏特性及新結(jié)構(gòu)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、迷宮密封泄漏特性及新結(jié)構(gòu)研究(申請(qǐng)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(dòng)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(jī)械中，其對(duì)機(jī)械的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性有重要影響。本文利用理論建模、實(shí)驗(yàn)測(cè)量和數(shù)值模擬對(duì)迷宮密封泄漏特性進(jìn)行了研究，具體分析了密封機(jī)理，并給出了新的密封設(shè)計(jì)。通過對(duì)泄漏流動(dòng)進(jìn)行量綱分析，得到對(duì)泄漏量有重要影響的三個(gè)參數(shù)：壓比、幾何結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。泄漏流動(dòng)特征與管流類似，因此將兩者進(jìn)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(diǎn)處的耗散情況，發(fā)現(xiàn)密封結(jié)構(gòu)內(nèi)部各點(diǎn)對(duì)耗散的貢獻(xiàn)情況并不相同，截流位置和駐點(diǎn)位置處的耗散明顯高于其他位置，腔內(nèi)漩渦流動(dòng)的耗散很小，因此，得到設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)則：新結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能的增大截流處和駐點(diǎn)處的損失，同時(shí)直接對(duì)主流進(jìn)行作用。對(duì)于壓比的研究，通過建立流動(dòng)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(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果吻合較好，證實(shí)了流動(dòng)類比和模型預(yù)測(cè)的正確性。對(duì)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(duì)軸向位置關(guān)系，結(jié)果表明密封齒前轉(zhuǎn)子平臺(tái)
4、的長(zhǎng)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(duì)位置，進(jìn)一步，將這一結(jié)論應(yīng)用于真實(shí)工況下的轉(zhuǎn)子軸向串動(dòng)的分析中，對(duì)這一結(jié)論進(jìn)行了驗(yàn)證。對(duì)于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的研究，改進(jìn)壓比模型，考慮軸向和周向的動(dòng)量平衡，得到轉(zhuǎn)速對(duì)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證，模型預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合的很好，這也證實(shí)了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)通過提供泄漏主流的切向速度來增大粘性耗散，進(jìn)一步，通過數(shù)值模擬對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)流場(chǎng)進(jìn)行分析，從流動(dòng)細(xì)節(jié)上對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證?；趯?duì)密封機(jī)理的研究和
5、提出的新結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)證了本文提出的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。由于真實(shí)密封結(jié)構(gòu)的幾何尺寸受限于軸向串動(dòng)，因此將該新結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jī)理；流動(dòng)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
