迷宫密封内部结构尺寸变化对泄漏量的影响

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1、迷宫密封内部结构尺寸变化对泄漏量的影响鹏1旭1任希文2张鹏飞2巴李(1.沈阳理工大学机械工程学院辽宁沈阳110168;2.沈阳远大压缩机有限公司辽宁沈阳110159)摘要:采用GAMBIT软件建立迷宫通道的二维非结构化网格模型，利用FLUENT模拟迷宫密封的内部流动，分析空腔深度、间隙宽度、节流片的倾斜角对迷宫密封性能的影响，得到较为优化的迷宫密封结构。结果表明:间隙宽度增加，迷宫密封泄漏量逐渐增大，空腔深度和节流片倾斜角增大，泄漏量减小;间隙宽度和空腔深度对密封性能影响较大，而节流片倾斜角的影响较小。关键词:迷宫密封;FLU

2、ENT软件;泄漏量中图分类号:TH117.2文献标识码:A文章编号:0254－0150(2011)3－101－4TheInfluenceofChangesinInternalStructureSizeofLabyrinthSealonLeakageBaPeng1LiXu1RenXiwen2ZhangPengfei2(1.ShenyangLigongUniversity，ShenyangLiaoning110168，China;2.ShenyangYuandaCompressorCompany，ShenyangLiaoning1

3、10159，China)Abstract:Two-dimensionalunstructuredgridmodeloflabyrinthchannelwassetupbymeansofGAMBITsoftware，theinternalflowoflabyrinthsealwassimulatedbyFLUENT，theinfluenceofcavitydepth，gapwidth，throttlingangleonlaby-rinthsealperformancewasanalyzed，betterlabyrinthseal

4、structurewasgot．Theresultshowsthatwiththegapwidthin-creasing，theleakagegraduallyincreases．Buttocavitydepthandthrottlingangle，theresultisjustconverse．Cavitydepthandgapwidthhavegreatimpactonleakagecomparedwiththrottlingangle．Keywords:labyrinthseal;FLUENTsoftware;leaka

5、ge究。HStoff［4］采用有限差分法首次计算了直通型迷宫密封中的不可压缩流场;DLRhode和JADemko等［5－6］也对不可压缩的直通型迷宫密封进行了数值研究;DLRhode等［7］则首次数值模拟了迷宫密封内的可压缩流场。在国内，鲁周勋等［8］采用SIMPLEC等算法求解了直通型密封的轴对称可压缩流场，得到了单腔迷宫内流场的各流动参数。随着计算机技术的发展，CFD技术在应用上较为成熟，出现了一批如FLUENT、PHOENICS、CFX、STAR-CD等模拟仿真软件。其中FLUENT应用最为广泛，涉及流体、热传递及化学反

6、应等工程问题，都可以用FLUENT进行求解。在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有广泛的应用。本文作者采用GAMBIT软件建立迷宫通道的二维非结构化网格模型，利用FLUENT6.3选择耦合式求解器、k-ε湍流模型以及标准壁面函数模拟了迷宫密封的内在汽轮机和压缩机以及流体机械中，非接触式迷宫密封的使用相当的广泛。迷宫密封具有结构简单、使用方便、工作可靠等优点，已被广泛用于航空发动机、压缩机、透平膨胀机、汽轮机、水轮机、离心式低温泵等机械中［1－3］。迷宫密封是由节流间隙中的节流过程和空腔内的动能耗散过程来实现密封

7、的，这两个流动过程中的能量损失大小决定了密封的性能，因此对于密封结构的分析极为重要。迷宫密封内部结构的组成尤其特殊，不同于以往接触式密封，它的各组成部分之间的影响具有较强关联性。自从迷宫密封问世以来，各国学者对迷宫密封机制做了广泛而深入的研究，取得了大量有意义的研究成果。20世纪70年代以来，人们采用有限差分法和有限元法等数值方法对迷宫密封进行了大量的数值研收稿日期:2010－09－28作者简介:巴鹏(1963—)，男，硕士，教授，硕士研究生导师，主要研究方向为往复式压缩机动力系统研究和结构设计、［9］，部流动并分析了空腔深度

8、、间隙宽度、节流片的倾斜角对迷宫密封性能的影响。1设备润滑系统分析研究和新型油水分离设备的研制等．bpbpppp@163.com．E-mail:数值模拟模型及模拟条件压缩机迷宫密封内流体的流动过程，可以近似看檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿102第36卷润滑与密封成标准的二维稳态湍流流