航空发动机篦齿结构流动特性的实验研究

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1、劣臻交硕士学位论文航空发动机篦齿结构流动特性的实验研究ExperimentalInvestigationonFlowingCharacteristicsofLabyrinthSealsinAeroengine作者：胡东旭导师：贾力北京交通大学2014年3月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁

2、盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：搠东抛签字日期：为l甲年弓月”日导师签名：、，签字日期：和’烽乡月／罗日中图分类号：V231．1UDC：学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文航空发动机篦齿结构流动特性的实验研究ExperimentalInvestigationonFlowingCharacteristicsofLabyrinthSealsinAeroengine作者姓名：胡东旭导师姓名：贾力学号：11121495职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：工程热物理研究方向：复杂

3、过程流动与传热北京交通大学2014年3月致谢两年多的研究生生活即将结束，在本文完成之际，首先要感谢我的导师贾力教授。贾力教授对我的论文工作进行了全面、系统和科学地指导，他严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响，令我受益匪浅。除了科研外，贾力教授对我的学习和生活等方面也十分关心，并提供了极大的帮助和支持，在此对贾力老师表示衷心地感谢。杨立新老师风趣幽默，乐观开朗，有着严谨而系统的科研思维，对我的论文工作提出了许多的宝贵意见和建议。张竹茜老师年轻智慧，和蔼可亲，在研究生阶段的学习和科研等各个方面都提供了很大的帮助，在此

4、对两位老师地表示衷心地感谢。此外，陈梅倩、杨飞和何伯述等老师在开题答辩和中期检查时对我的论文工作提出了许多宝贵的意见和建议，在此一并表示衷心感谢。感谢卢太金老师在论文开题答辩和中期检查时所做的工作。感谢实验室的管鹏、李星、谭泽涛、银了飞和赵楠师兄在科研和生活上的关心与照顾；感谢许文云、翟雨佳和徐蒙在生活上的陪伴和支持；感谢郭昂、李雪娇和黄彬彬在论文工作上的帮助；感谢管城熠、杨云霄、王兴昱、胡立强及王子晨等师弟师妹。感谢我的家人，感谢父母的养育之恩，感谢所有关心和帮助过我的亲戚朋友，是你们一直以来的支持和陪伴，使我能够顺利完成学业

5、。前路漫漫，我会乐观前行，积极进取，努力实现自身价值，回馈社会，不辜负大家对我的关心和期望。中文摘要摘要：本文以航空发动机中直通型和台阶型两种典型的篦齿结构为基础，设计和搭建了一套实验件便于更换且节流间隙可调的实验系统。探究了进出口压比、节流间隙、齿腔结构、齿数及衬套结构等因素对篦齿结构流动特性的影响规律。获得了篦齿内部沿流动方向的压力分布，分析了经过各个齿腔后压降的大小。本文还对封严篦齿结构的流动过程进行了量纲分析，将篦齿流道看作是等截面流道，将齿尖节流和齿腔涡流造成的机械能损失等效为沿程阻力造成的机械能损失，获得了其等效摩阻

6、系数户尺R8，D^／L)和fRe=F(Ma，DdL)的表达式。根据文献调研和本文的研究目的，设计加工了直通型篦齿实验件20个，台阶型篦齿实验件28个，不同结构尺寸的衬套(端盖)8个。实验中进出口压比范围为1．1～3．5，节流间隙范围为0．2～0．6mm。对比分析了两种篦齿结构的流动特性，总结其共同特点如下：在本文的工况下，泄漏量随着齿腔深度的增加而增加，随着齿腔宽度的增加而减小；齿尖厚度对篦齿的密封性能影响很小；增加齿数能显著提高篦齿的密封性能。对于直通型篦齿，当齿数由2增加到5时，泄漏量降低了45％；对于台阶型篦齿，当齿数由3

7、增加到5时，泄漏量降低了约28％；沿流动方向，齿腔内压力不断降低，但在各齿腔内降低的程度逐渐减小。由于台阶型篦齿消除了透气效应，导致其封严性能相较于直通型篦齿提高了40％以上，且对节流间隙的敏感性低于直通齿。本文通过在衬套上加工凹槽的形式探究了衬套磨损槽对直通型篦齿密封性能的影响，结果表明衬套磨损槽的存在可使泄漏量增加达30％。对于台阶型篦齿，本文设计了1．5mm、2．5mm和3．5mm三种不同台阶高度的衬套，其台阶越高，密封性能越好；通过移动衬套探究了篦齿和衬套轴向相对位置对泄漏特性的影响，结果表明篦齿齿尖位于衬套台阶中心时，

8、泄漏量最大。关键词：航空发动机；封严篦齿；流动特性；泄漏系数；压力分布；量纲分析分类号：V231．1ABSTRACTABSTRACTABSTRACT：Experimentalinvestigationofsteppedandstraight—throughlab