国家自然科学基金(50976083)
- 作品数：10 被引量：81H指数：8
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- 两级刷式密封泄漏特性的实验与数值研究被引量：25
- 2013年
- 基于刷式密封的泄漏量实验测试平台和Non-Darcian多孔介质方法的泄漏流动数值模型,详细研究了密封间隙、压比和转速对两级刷式密封泄漏流动特性的影响规律,分析了两级刷式密封的泄漏流动形态以及刷丝束表面的压力分布规律。结果表明:在相同的间隙和转速下,两级刷式密封的泄漏量随着压比的增加而增大;在相同的转速和压比下,两级刷式密封的泄漏量随着间隙的增加而增大;在相同的压比和间隙下,两级刷式密封的泄漏量随着转速的增加而减小。转子高速旋转时产生的离心伸长效应使密封间隙减小,因此数值计算时考虑转子的离心伸长效应对密封间隙的影响可以更加准确地预测两级刷式密封的泄漏量。
- 邱波李军冯增国江生科孔祥林
- 关键词：数值模拟
- 考虑刷丝变形的刷式密封摩擦热效应研究被引量：12
- 2013年
- 采用计算流体动力学与有限元分析的方法,数值研究了在考虑刷丝变形时刷式密封的摩擦热效应.结果表明,刷丝在气流和后必板的共同作用下会发生轴向弯曲.末排刷丝与后夹板之间会形成一个间隙;刷丝束与转轴的摩擦产热随着压差和转速的增大而增大;刷丝的最高温度随压差增大呈现先增大后减小的趋势,每种转速下都存在一个临界压差使最高温度达到最大值,临界压差会随着转速升高而增大;最高温度会随着转速的升高而显著增大.
- 邱波李军丰镇平
- 关键词：刷式密封传热特性数值模拟
- 基于多孔介质局部非热平衡方法的刷式密封耦合传热特性被引量：11
- 2015年
- 建立了刷式密封流动传热与摩擦接触的多物理场耦合分析的计算模型.推导了描述刷式密封在局部非热平衡条件下耦合传热过程的双能量方程,该方程既考虑了刷丝与气流的对流换热,同时也考虑了刷丝束内导热过程的各向异性.采用所建立的耦合计算模型数值预测了刷式密封在不同压比和转速下的温度分布.结果表明:刷式密封的摩擦热效应使刷丝与转子相接触的附近区域形成局部高温,刷丝的高温区域主要集中在围栏高度以下;泄漏气流与刷丝间强烈的对流换热使刷丝的温度分布和气流的温度分布非常相近;刷丝的最高温度随压比增大而升高,但围栏高度以下区域的平均温度随压比增大而降低;刷丝的最高温度和围栏高度以下区域的平均温度均随转速升高而升高;摩擦热效应引起的泄漏气流的温升效应使刷式密封泄漏量随转速升高而减小.
- 邱波李军
- 关键词：刷式密封多孔介质局部非热平衡耦合传热
- 刷式密封迟滞特性的数值研究被引量：8
- 2011年
- 采用非线性接触模型对刷式密封的迟滞特性及其影响因素进行了研究.采用点-面接触、梁-梁相交接触和梁-梁平行接触模拟了刷式密封中刷丝端部与转子表面接触、刷丝与背板边缘接触以及刷丝之间的接触,建立了刷式密封的非线性接触模型,并通过试验研究的刷式密封迟滞特性的数据验证了所建立模型的有效性.研究分析了刷丝径向刚度一定时,刷丝直径、刷丝长度和刷丝角度对刷式密封迟滞特性的影响规律,结果表明,刷丝端部压力计算值与理论值的比值可以更好地评定刷式密封迟滞特性的强弱.当刷丝直径保持不变时,随着刷丝角度的增加和刷丝长度的减小,刷式密封的迟滞特性越来越弱;当刷丝长度一定时,随着刷丝角度和刷丝直径的增加,刷丝的迟滞特性越来越弱;当刷丝角度一定时,不同刷丝直径和刷丝长度的刷式密封表现出相近的迟滞特性;当刷丝径向刚度一定时,刷式密封的迟滞特性强弱主要由刷丝角度决定.
- 陈春新邱波李军丰镇平
- 关键词：刷式密封数值模拟
- 基于CFD和FEM方法的刷式密封传热特性研究被引量：10
- 2012年
- 采用计算流体动力学与有限元分析相结合的方法,数值研究了压差和干涉量对刷式密封传热特性的影响规律。刷式密封的温度分布是通过求解基于Non-Darcian多孔介质模型的Reynolds-Avergaed Navier-Stokes(RANS)方程获得。刷丝与转轴的摩擦热量是通过摩擦系数、法向接触力和接触速度计算得到。刷丝与转轴接触力是通过对刷式密封非线性接触模型进行有限元分析计算获得。研究结果表明,在干涉量一定时,刷丝与转轴法向接触力随压差增大呈线性增加,刷丝的最高温度随压差增大而显著升高,但最高温度的上升趋势随压差增大而减缓;在压差一定时,刷丝与转轴法向接触力随着干涉量增大而略微增大,最高温度随干涉量增加而小幅上升。
- 邱波李军陈春新丰镇平
- 关键词：刷式密封传热特性接触力数值模拟
- 刷式密封刷丝束与转子接触力的数值研究被引量：10
- 2010年
- 采用线性悬臂梁和增强的拉格朗日法建立了单根刷丝与转子的接触力模型,同时考虑了刷式密封中刷丝与转子之间的接触力以及在转子横截面内流体对刷丝的均布力,探讨了刷丝的安装角度、刷丝与转子的干涉量、转子横截面内的流体均布力对刷丝与转子之间接触力的影响特性.研究结果表明:在所计算的参数范围内,刷丝的流体均布力对接触力的影响力远大于刷丝的安装角度和刷丝与转子的干涉量的影响力.当刷丝安装角小于35°时,刷丝与转子的接触力随着刷丝安装角的增大而略微减小;当刷丝安装角大于35°时,受转子横截面内流体对刷丝的均布力的影响,刷丝与转子的接触力随刷丝安装角的增加而增大.
- 陈春新李军丰镇平
- 关键词：刷式密封接触力数值模拟
- 刷式密封泄漏流动及传热特性的研究第一部分:泄漏特性被引量：11
- 2017年
- 本文采用非线性Darcian多孔介质模型,对三种不同后夹板结构刷式密封的泄漏流动特性进行了数值研究,分析了压比、转速以及后夹板结构形式对刷式密封泄漏量、流场以及压力分布的影响规律。研究结果表明;刷式密封的泄漏量随压比的增大呈线性增大,随转速升高则略微减小。刷式密封的压力下降主要发生在刷丝束内部区域,而在上下游流体域内气流压力则基本分布均匀。后夹板的非通环形槽结构对刷式密封泄漏量及压力分布的影响很小,而通槽结构则会引起泄漏量的大幅增长,同时使压力分布产生变化。
- 张元桥王妍晏鑫李军
- 关键词：刷式密封多孔介质模型数值模拟
- 刷式密封传热特性研究被引量：23
- 2011年
- 采用求解Non-Darcian多孔介质模型的完全雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程和能量方程的方法,在考虑刷丝束内部空隙、安装角和转轴旋转效应下,数值研究了刷式密封的几何结构参数,即刷丝束厚度、干涉量,以及刷式密封的运行工况参数,即转速和压差等,对单级刷式密封传热特性的影响规律,刷丝束多孔介质的内部阻力系数是利用Eugrn方程推导并经过实验数据校准确定的.研究结果表明:刷丝束厚度内的温度沿轴向近似均匀分布,刷丝束围栏高度区域内的温度沿径向呈指数迅速下降;随着压差的增大,温度下降更加集中在刷丝束围栏高度区域内;随着热流量增加,最高温度呈指数迅速升高;随着刷丝束厚度增加,泄漏量减少,最高温度升高;随着转速提高和刷丝束与转轴间的干涉量增大,最高温度升高.
- 邱波李军
- 关键词：刷式密封多孔介质模型传热特性数值模拟
- 低迟滞刷式密封泄漏特性的数值研究被引量：6
- 2012年
- 在分析常规刷式密封泄漏特性数值的基础上,利用ANSYS-FLUENT软件求解雷诺平均纳维尔-斯托克斯方程(reynolds averaged navier stokes,RANS),采用各向异性Non-Darcian多孔介质模型对不同压力比下的实验测量常规刷式密封泄漏量进行数值模拟,结果表明,数值模拟得到的泄漏量数据与实验测量常规刷式密封的泄漏量数据吻合,该数值预测方法可行。从泄漏流场、刷丝束内、边缘的轴向压力分布、刷丝束上、下游面的径向压力分布以及泄漏量等方面对常规刷式密封和低迟滞刷式密封的泄漏特性进行比较分析,低迟滞刷式密封在遮流板和减压槽的作用下,其泄漏流的流动形态与常规刷式密封的不同,能有效地降低刷丝束围栏区域的轴向压力差,但其泄漏量较常规刷式密封大,应对其结构进行改进设计。
- 黄阳子李军
- 关键词：数值模拟
- 刷式密封技术的研究进展被引量：27
- 2019年
- 刷式密封技术凭借其优良的封严性能而在航空发动机、燃气轮机和汽轮机中应用。简要回顾了典型刷式密封技术及其发展历程,综述了刷式密封的泄漏特性、摩擦传热特性、力学行为、闭合和迟滞效应以及转子动力特性的研究进展,介绍了MTU箍制刷式密封技术及其在湿蒸汽环境下的试验研究结果,以及目前非金属丝刷式密封技术的研究和应用情况,总结了刷式密封技术流热固耦合特性的研究成果,探讨了刷式密封技术在航空发动机真实运行工况下运行寿命和性能可靠性方面需要深入研究的内容,为刷式密封技术在透平行业中的高效应用提供了技术支撑。
- 李军李志刚李志刚张元桥刘璐园
- 关键词：刷式密封试验测量数值模拟航空发动机
