刷式密封泄漏流动特性流固耦合研究

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1、文章编号：2095-1248（2016）06-0035-07刷式密封泄漏流动特性流固耦合研究11211刘宁宁，孙丹，胡广阳，艾延廷，白伟钢（1.沈阳航空航天大学辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室，沈阳110136；2.中国航发沈阳发动机研究所航空发动机动力传输航空科技重点实验室，沈阳110015）摘要：刷式密封是旋转机械的关键部件，由其引起的泄漏损失直接影响旋转机械的工作效率。分析了刷式密封的流固耦合特性，应用双向流固耦合与动网格技术，建立刷式密封瞬态三维流固耦合求解模型。在实验验证流固耦合求解模型准确性的基础上，分析刷式密封的泄漏流动特性，研究刷式密封几何参数等因素对其泄漏

2、特性的影响规律。研究结果表明，刷式密封泄漏量随着后挡板保护高度的增大而增加；随着刷丝束与后挡板之间轴向间隙的增大，泄漏量先增大，然后趋于稳定不变；随着刷丝排数的增加，泄漏量先迅速下降，然后下降速度趋缓。研究结果为刷式密封结构设计提供理论依据。关键词：刷式密封；流固耦合；流场特性；泄漏特性中图分类号：ＴＫ263文献标志码：Ａdoi：10．3969／ｊ．ｉｓｓｎ．2095-1248．2016．06．006Studyontheleakageflowcharacteristicsofbrushsealsbasedonfluid-structureinteraction11211ＬＩＵＮｉｎ

3、ｇ-ｎｉｎｇ，ＳＵＮＤａｎ，ＨＵＧｕａｎｇ-ｙａｎｇ，ＡＩＹａｎ-ｔｉｎｇ，ＢＡＩＷｅｉ-ｇａｎｇ（1.ＬｉａｏｎｉｎｇＫｅｙＬａｂｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｓｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＡｅｒｏｓｐａｃｅＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，ＳｈｅｎｙａｎｇＡｅｒｏｓｐａｃｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ110136，Ｃｈｉｎａ；2.ＫｅｙＬａｂＰｏｗｅｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＡｅｒｏ-Ｅｎｇｉｎｅ，ＡＥＣＣＳｈｅｎｙａｎｇＥｎｇｉｎｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ110015，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｂｒｕｓｈｓｅａｌｓ

4、ａｒｅｔｈｅｋｅｙｐａｒｔｓｏｆｒｏｔａｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｓ，ｂｅｃａｕｓｅｌｅａｋａｇｅｌｏｓｓｃａｕｓｅｄｂｙｂｒｕｓｈｓｅａｌｓａｆ-ｆｅｃｔｔｈｅｗｏｒｋｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｍａｃｈｉｎｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｌｅａｋａｇｅｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｒｕｓｈｓｅａｌｓｗｅｒｅａｎ-ａｌｙｚｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｆｌｕｉｄ-ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ．Ａｔｈｒｅｅ-ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｗｏ-ｗａｙｆｌｕｉｄ-ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎ

5、ｔｅｒａｃｔｉｏｎ，ａｎｄｍｏｖｉｎｇｇｒｉｄｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄｉｔｓｖａｌｉｄａｔｉｏｎｗａｓｔｅｓｔｅｄｂｙｅｘ-ｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｗｅｒｅｆｕｒｔｈｅｒａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｏｍｅｆａｃｔｏｒｓ（ｅ．ｇ．ｇｅｏｍｅｔｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓ）ｏｎｔｈｅｌｅａｋａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｗｅｒｅａｌｓｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｌｅａｋａｇｅｒａｔｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｂａｃｋｉｎｇｐｌａｔｅｆ

6、ｅｎｃｅｈｅｉｇｈｔ．Ｔｈｅｌｅａｋａｇｅｒａｔｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅａｘｉａｌｃｌｅａｒａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｂｒｕｓｈｂｒｉｓｔｌｅａｎｄｂａｃｋｐｌａｔｅ，ａｎｄｔｈｅｎｔｅｎｄｓｔｏｂｅｓｔａｂｌｅ．Ａｓｔｈｅｂｒｉｓｔｌｅｒｏｗｎｕｍｂｅｒｉｎ-ｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅｌｅａｋａｇｅｒａｔｅｆｉｒｓｔｄｅｃｒｅａｓｅｓｒａｐｉｄｌｙ，ｔｈｅｎｓｌｏｗｌｙ，ａｎｄｆｉｎａｌｌｙｔｅｎｄｓｔｏａｖａｌｕｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｉｓｓｔｕｄｙｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｄｅｓｉｇｎｉｎｇｂｒｕｓｈｓｅ

7、ａｌｓ．Keywords：ｂｒｕｓｈｓｅａｌｓ；ｆｌｕｉｄ-ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ；ｆｌｏｗｆｉｅｌｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ｌｅａｋａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ收稿日期：2016-04-25基金项目：国家自然科学基金（项目编号：11302133）；航空基金（项目编号：2014ＺＢ54）；辽宁省自然科学基金项目（项目编号：2015020113）作者简介：刘宁宁（1989-），男，河南许昌人，硕士研究生，主要研究方向：旋转机械密封流体特性，