某型燃气轮机篦齿封严装置的数值分析.pdf

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1、·38·某型燃气轮机篦齿封严装置的数值分析薛二鹏(中航工业南方航空工业(集团)有限公司产品设计所，湖南株洲412002)摘要：使用有限元软件ANSYS／FLOTRANCDF对某型燃气轮机篦齿封严装置进行了分析，探讨了篦齿封严的原理，同时分析了齿顶宽与齿隙之比对封严效果的影响，提出了在篦齿封严装置设计制造过程中应注意的问题。关键词：有限元燃气轮机篦齿封严效果中图分类号：V23；TH12文献标识码：A文章编号：1(302—6886(2012)01—0038—03NumericalAnalysesofLabyrinthSealintheGesTurbineEngin

2、eXUEErpengAbstract：AnalyzingthelabyrinthsealinthegesturbineenginewithfiniteelementsoftwareANSYS／FLOTRANCD．FundamentalsofLabyrinthsealwasdieussed，andtheefeetonlabyrinthsealbyrelativesealingclearancewasanalyzed．Finally，sortiemethodofim—provinglabyrinthsealwasgotindevisingandproducing．

3、Keywords：finiteelement；gesturbineengine；labyrinthseal；sealingclearance0引言2数值仿真篦齿密封是燃气轮机中广泛使用的一种有效的、长2．1计算模型及边界条件寿命的非接触式密封结构，如压气机叶片和涡轮叶片的顶计算采用有限元软件ANSYS／FLOTRAN，ANSYS／部、流路系统中的冷却、燃气隔离、轴承腔滑油密封系统中FLOTRAN是一种基于有限元技术的CDF软件，是求解二的油气隔离等。篦齿密封对燃气轮机的性能、可靠性、寿维及三维流体流动和传热问题的强有力的工具，它通过逐命和维护具有重大影响，由于

4、密封问题导致发动机故障和次求解技术求解Navier—Stokes方程，大大减少了计算机事故的情况时有发生，随着燃气轮机性能的提高、循环参对内存的要求。。计算时使用FLUID141热一流体耦合数增高及转子转速加大使密封条件日趋恶劣，密封导致的单元进行求解，有限元模型如图2所示，共有7750个单问题日益突出“。元，8241个节点。某型燃气轮机的研制是国家863项目的分课题，其高压压气机前轴承腔滑油密封系统采用直通型篦齿封严装置和石墨环封严装置，用来阻止高压空气泄露到轴承腔及轴承腔内的油气泄露到流道内，其封严效果对整个燃气轮机的性能及可靠性有重要影响，本文就高压压气

5、机前轴承图2有限元模型腔篦齿封严效果及篦齿封严的影响因素进行了分析。进口边界条件：给定流体速度和温度，气流方向与进1数值模型口截面垂直；某型燃气轮机轴承腔滑油密封的封严装置二维模型出口边界条件：给定出口温度；如图1，由8个齿腔和9个齿壁组成，齿顶间隙c为0．2壁面边界条件：壁面无滑移。Inln，齿顶宽t为0．3nlln，齿宽B为2111111，齿高1．45Inrn。2．2计算结果与分析工作环境：进口端空气温度44lK，出口端空气温度293K。2．2．1典型工况下篦齿腔内流场分析图3为速度矢量图，从图中可以看出，当气体进入篦空气齿后一部分气体直接冲向下一个齿尖节

6、流口，另一部分气体在齿腔中形成涡流，因此可以将齿腔中的气体分为两个区：射流区和涡流区。射流区分布在齿顶，气体以较高的图1封严篦齿二维模型速度射向下一个齿腔；涡流区位于齿腔中部，由于部分气·58·hopf分岔的条件得到了系统发生hopf分岔的条件，得法研究[J]．应用力学学报，2005，22(4)：621-622出了被动隔振体在粘性阻尼系数趋于零时发生hopf[7]PoznyakA．S，YuWen．IdentificationandControlofUnknownChaoticystemsViaDynamicNeuralNetworks[J]．IEEETrans

7、．分岔的结论，为设计稳定的被动隔振系统提供了理论OnCircuitsSystems，1999，46(12)：l49l—l495依据。[8]ZhouxW，YueLY．HopfBifurcationAnalysisoftheLiuSys—参考文献tern[J]．ChaosSolitons＆Fractals，2010；36：1385一l39l[9]GezM，HunMY．ChaosExcitedChaossynchronizati0nso¨n—[1]刘延柱，陈立群．非线性振动[M]．北京：高等教育出版社，tegralandFractionalOrderGenerali

8、zedVanderPolSystem[