基于FLUENT的某型燃气轮机迷宫密封机理研究.pdf

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1、第54卷第2期汽轮机技术Vo1．54No．22012年4月TURBINETECHNOLOGYApr．2012基于FLUENT的某型燃气轮机迷宫密封机理研究张春梅，张成义，冯永志，王颖(哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046)摘要：针对影响透平机械中旋转迷宫密封泄漏特性的3个因素：密封间隙、压比、转速，以某型燃气轮机的隔板迷宫密封为研究对象，数值研究了各个因素对迷宫密封泄漏特性的影响规律，计算分析了该迷宫密封在不同工况下的泄漏特性。研究结果表明：随着转子转速的增加，迷宫密封泄漏量减小；相同密封间隙下，泄漏系数随着压比的提高而近似

2、线性增加；相同转速下，泄漏量随着密封间隙的减小而减小，且泄漏量减小的速度越来越慢。关键词：迷宫密封；密封间隙；泄漏特性；数值模拟分类号：TK262文献标识码：A文章编号：1001-5884(2012)02-0115-02StudyontheCharacteristicsofGasTurbineLabyrinthSealBasedontheFLUENTZHANGChun-mei，ZHANGCheng-yi，FENGYong-zhi，WANGYing(HarbinTurbineCompanyLimited，Harbin150046，Chi

3、na)Abstract：Theeffectsofsealingclearance，pressureratioandrotationalspeedonthedischargebehaviorofturbomachinerotationallabyrinthsealarenumericallyinvestigated，Adiaphragmlabyrinthsealofgasturbineisadoptedtoobtainedtheleakageflowcharacteristicsofthelabyrinthsealunderdiffer

4、entoperatingconditions．Numericalsimulationresultsshowthattheleakageoflabyrinthsealdecreaseswiththeincreaseoftherotationalspeed；Theleakagecoefficientsincreaseslinearlywithpressureratioatthefixedsealingclearance；Inaddition，theleakagedecreaseswiththedecreaseofgapwidthatthe

5、samerotationalspeed．Keywords：labyrinthseal；sealc1earance；leakagebehavior；numericalsimulation．0前言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，因此对于迷宫密封结构的分析极为重图1迷宫密封结构示意图要。燃气轮机中的旋转迷宫密封泄漏特性及其影响因素的图2是迷宫密封计算域三维结构和计算网格示意图。研究对于提高透平机械的气动性能、保证运行安全性具有重本文进行模拟的压比有5个，分别

6、为1．1、1．2、1．3、1．4、1．5。要的意义。迷宫密封具有结构简单、安装方便、工作可靠等进口给定总温、总压，进口速度垂直于进口边界，出口给定静优点，已被广泛用于透平机械中。泄漏量是迷宫密封的一个压。根据主燃气通道燃气气动参数，固定出口压力为4个环重要指标，准确计算燃气轮机中迷宫密封的泄漏量，对燃气境大气压力，调节进口总压，使进出口压比在1．1到1．5之轮机的设计和分析都是非常有益的』。间变化，进口气体总温恒定为750K。设置静子面和转子面针对迷宫密封的研究现状，本文以计算流体力学软件FLUENT为平台，以某型燃气轮机的隔板迷宫密

7、封为研究对象，对其内部流场进行了数值模拟，研究了其在不同工况条件下的泄漏特性，得出了密封间隙、密封前后压比、透平转子转速对迷宫密封泄漏特性的影响规律。l计算模型和数值方法图1是某型燃气轮机中二级隔板迷宫密封的二维结构图2计算网格模型丞意图，墓生，是迷宜蜜封间隙，r是密封转子的半径。收稿日期：2011-08-17基金项目：国家863计划重型燃气轮机重大项目资助(项目编号：2008AA05A302)。作者简介：张春梅(1979一)，女，黑龙江人，哈尔滨汽轮机厂有限责任公司设计工程师。l16汽轮机技术第54卷分别为静止和旋转壁面，在研究转速

8、对泄漏特性的影响时，图3给出了密封间隙分别为s。、s：、s，时迷宫密封在不同转子的旋转速度设为0、1500r／min、3000r／min、4500r／min压比条件下，流量比叮／g。与转速n的关系曲线。从图中可以和600