动静态下汽封间隙对汽封性能影响研究

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1、第54卷第1期汽轮机技术Vo1．54No．12012年2月TURBINETECHN0LOGYFeb．2012动静态下汽封间隙对汽封性能的影响研究曹丽华，胡鹏飞，李涛涛，李勇，周云龙(东北电力大学，吉林132012)摘要：应用Fluent软件，采用SIMPLE算法、RNGk—s双方程紊流模型和有限体积法离散N—S方程，对动静状态下汽封内的三维流场进行了数值模拟。结果表明：在汽封间隙内部的泄漏流动中，黏性作用是不占主导地位的。间隙值越大，漏泄现象就越严重。转子旋转效应的影响存在于近壁区内，但汽封间隙变化对漏汽量的影响要远大于旋转效应所产生的影响。不同间隙下转速对

2、间隙内流场的流线存在一定的影响，汽封间隙较小时漏汽平均速度受转子转速的影响要大一些。关键词：汽轮机；隔板汽封；间隙；泄漏；数值模拟分类号：TK263．2文献标识码：A文章编号：1001—5884(2012)01-0033-04StudyontheInfluenceofClearanceonPerformanceofLabyrinthSealatRotationalandStaticStatesCAOLi-hua，HUPeng-fei，LITao-tao，LIYong，ZHOUYun-long(NortheastDianLiUniversity，Jilin13

3、2012，China)Abstract：UsingtheSIMPLEmethodsandtheRNGk一8turbulencemodel，theflowandleakagewithinlabyrinthsealarestudiedbysolvingtheNavier—StokesequationsandenergyequationsinFluent．Theresultsshowthattheviscosityofthefluidsisnotdominantduringtheflowinlabyrinthsea1．Theleakageincreaseswith

4、theincreasingmagnitudeoftheclearance．Therotationeffecthaveinfluenceonthenear—wallzones，andtheinfluenceofthechangingclearanceonleakageisgreaterthanthatofrotationeffect．Therotatespeedofrotorhassomeeffectsonthestreamlineofleakagefluidatthesituationofdifferentclearance．rhenarrowerthecl

5、earance，themoreinfluencethattherotatespeedontheaverageleakagespeed．Keywords：steamturbine；diaphragmlabyrinthseal；clearance；leakage；numericalsimulation的气体流动进行了计算模拟。丁学俊等等通过耦合与离0前言散相结合的方法求解N—S方程，数值模拟迷宫密封内的流场。张为荣等对汽轮机的汽封系统进行了数值模拟，对在汽轮机汽封腔中蒸汽汽流的流动是极为复杂的三维汽封结构的影响因素进行了分析。韩中合等对平齿、斜湍流流动，使得在很

6、长一段时间内，实验成为研究汽封内流齿、高低齿等不同形式的迷宫式汽封进行了数值模拟和结构动特征、设计新型汽封的唯一手段然而，汽封结构的复杂优化，计算得到了汽封漏汽量。性和转子的高速旋转条件，使得实验研究其内部的流动特性但以上的研究都是从静止的角度来进行的，本文以某电变得非常困难。流体在迷宫密封内的流动虽极为复杂，厂隔板汽封为例建立几何模型，应用结构化网格划分求解区但其流动过程仍遵循流体流动的所有控制方程。因此，从流域，利用Fluent软件进行数值模拟，讨论转子动静状态下，汽体力学的角度出发研究迷宫密封内流体的流动过程和流动封径向间隙对迷宫汽封内部流场的影响，并

7、分析不同转速下特性是可取的。随着计算机技术和计算流体动力学水平的汽封漏汽量的变化情况，为深入研究汽封工作性能提供理论快速发展，数值研究汽封内部流动，提高汽封设计水平，逐渐依据。在汽轮机制造业受到重视而得到相应的发展，其内容包括数值计算方法、汽封特性、汽封泄漏与主流的相互作用机理，适1计算模型和数值方法用于工程应用的汽封流动计算方法研究及建模等J。叶建槐等验证了应用Fluent模拟迷宫密封腔内部流场的可1．1建模及网格划分靠性；并在此基础上，研究了高低齿迷宫密封腔内部流动和某高低齿迷宫式隔板汽封的结构如图1所示，其中，s是泄漏特性。吴磊等运用Fluent软件对

8、压缩机气缸迷宫内齿尖与轴的径向距离，U和b是高齿与低