透平机械典型密封动力特性研究与结构优化

来源 :沈阳航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:leoncici617
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转子与静子之间的密封(封严)结构在防止工作介质泄漏,提高机组效率的同时会引起气流激振导致转子失稳。由密封引起的转子失稳是影响透平机械向高参数发展的主要因素,因此对于透平机械中应用的典型密封的动力特性分析并优化其结构达到抑制转子振动效果的研究具有重要意义。本文建立了阻旋栅密封、袋型阻尼密封与篦齿封严动力特性理论模型,研究了预旋进气条件下阻旋栅密封动力特性,分析了结构参数对袋型阻尼密封动力特性影响规律,并优化设计了袋型阻尼密封结构;应用电磁轴承激振器实验研究了阻旋栅密封与袋型阻尼密封转子稳定性;基于能量法对篦齿封严的气弹稳定性进行研究,分析不同节径振动下的篦齿封严气弹稳定性并设计了抑振阻尼环,优化了阻尼环结构。研究结果表明:预旋比增大,阻旋栅密封有效阻尼降低。随着阻旋栅数量和长度的增加,密封有效阻尼和转子对数衰减率增大,系统稳定性提高。随着挡板数量的增加,袋型阻尼密封有效阻尼增加,转子的对数衰减率增加,系统稳定性提高。等腔室袋型阻尼密封的腔室深度增加导致有效阻尼减小。在本文研究工况下,挡板数量不变,涡动频率小于160 Hz,错位挡板袋型密封有效阻尼大于普通等腔室袋型密封。篦齿封严构型外篦齿环在0.2 MPa进气时气动功为负值,与气动阻尼系数对应,处于稳定状态。内篦齿环气动功在各压比下均为负值,处于稳定状态。圆形截面阻尼环封严结构节径振动固有频率增量最多,内外封严固有频率随阻尼环开口量增加而减小,针对本文模型与工况,10 mm开口量阻尼环对篦齿封严的节径振动特性影响最优。
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