迷宫和薄叶气封结构与气动特性的对比分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第48卷第22期机械工程学报Vol

2、48NO．222012年l1月JOURNAL0FMECHANICALENGINEERINGNOV．20l2DoI：1O．3901／JME．2012．22．148迷宫和薄叶气封结构与气动特性的对比分析水张宏涛2王祥锋颜培刚韩万金(1．哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001；2．哈尔滨汽轮机厂有限责任公司哈尔滨150046)摘要：数值研究相同条件下迷宫气封和薄叶气封结构特点、气动特性、密封机理及密封效果，比较两种气封的差异。通过与已发表的试验数据的对比

3、，校核所采用的商业计算流体力学软件CFX的可靠性，计算得到的性能曲线与试验数据有较好的一致性，采用的数值模拟方法可行。分别对迷宫气封和薄叶气封内部流场进行数值模拟。通过对两种气封计算结果的对比分析，阐明它们的密封机理，给出各自的封严特性和所产生的摩擦转矩的变化规律。分析结果表明，薄叶气封的径向间隙远小于迷宫气封，漏气量为迷宫气封的1／3，对旋转轴产生的摩擦阻抗力矩低于迷宫气封，从结构运行特点和气动性能两方面说明薄叶气封的优越性，认为在不久的将来薄叶气封有可能替代迷宫气封。关键词：薄叶气封迷宫气封泄漏特性数值模拟中图分类号：TH13

4、6ComparativeAnalysisofSealStructureandAerodynamicCharacteristicsofLabyrinthandLeafSealsZHANGHongtao-WANGXiangfengYANPeigangHANWanjin(1．CollegeofEnergyScienceandEngineering，HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001；2．HarbinTurbineCo．，Ltd．Harbin150046)Abstract：Thestructu

5、refeature，aerodynamiccharacteristics，sealingmechanismsandsealingefectoflabyrinthsealandleafsealarenumericallystudiedundersai／lecondition，thediferenceoftwokindssealsiscompared．ThereliabilityofcommercialcomputationalfluiddynamicscomputationalcodeCFXisvalidatedbyusingthe

6、experimentaldatafromliterature．Theperformancecurvesofcomputationhasagoodagreementwiththeexperimentaldata，thenumericalsimulationmethodisfeasible．NumericalsimulationontheflowfieldofthelabyrinthsealandleafsealarecarriedoutrespectivelybyusingthecommercialsoftwareCFX．Throu

7、ghcomparisonanalysisbasedonthecalculationresultsofthetwotypeseals，theirsealingmechanismsisdescribed，thesealingcharacteristicsandthefrictiontorquevariationlawoftheirownaregiven．Theanalysisresultsshowthat，theradialclearanceofleafsealismuchsmallerthanthelabyrinthseal，its

8、leakageflowrateisabout1／3labyrinthseal’S，andthefrictionresistancetorqueontherotationaxisislowerthanthelabyrinthsea1．Becauseofthesuperiorityoftheleafsealsinstructureoperationcharacteristicsandaerodynamicperformance，leafsealsmayreplacelabyrinthsealsinthenearfuture．Keywo

9、rds：LeafsealLabyrinthsealLeakagecharacteristicNumericalsimulation封【引，其结构简单、成本低，而且制造工艺成熟【4j，0前言但是迷宫气封的特性决定了其与转子之间必然有间隙的存在，不可能