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迷宫密封非线性气动力研究

陆圯  
【摘要】:迷宫密封是旋转机械中常用的阻止流体泄漏的部件,当密封内转子因挠曲、偏心或旋转发生涡动运动时,密封内流体对转子产生合力,即密封力。密封力对系统稳定性有重要影响,但是由于密封结构以及流体在密封腔内流动状况的复杂性,对于转子-密封系统的气动力研究尚处于初级阶段。 本文利用双控制体模型给出了迷宫密封内可压缩流场的控制方程,并与转子振动方程-并无量纲化。针对线性方法求解转子-密封系统无法得到其非线性特性的局限性,提出密封内可压缩流动与转子系统动力学的耦合求解方法,得到了非线性密封力。进而以不平衡转子-密封系统为算例,计算分析了系统的非线性动力特性,得到转子不同转速下的轴心轨迹图和Poincare截面图,可以直观了解系统的非线性动力特性。 使用计算流体动力学软件Fluent模拟计算密封腔内可压缩流场,采用标准κ-ε模型来求解迷宫密封的湍流流动,离散方法为有限体积法。网格划分使用四边形网格,并对近壁面网格加密,得到流场速度分布并计算系统动特性参数。


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