随着机组向着高参数、大容量方向发展,密封内汽流所产生的激振力对转子振动的影响越来越显著,密封汽流激振已成为重要问题。从汽流激振产生的根本原因来看,流体流经密封内部时,压力的周向不均匀分布会导致转子受力不均,进而诱发转子失稳。因此,研究迷宫密封流体激振机理及提高转子稳定性具有重要的理论研究意义和工程实用价值。本文以某1000MW机组的高压缸第一压力级隔板密封为例,建立密封转子三维模型,基于计算流体动力学软件FLUENT及动网格技术得到了密封动力特性系数,对密封间隙内汽流激振和密封动力特性进行深入研究,主要工作如下:超超临界汽轮机密封间隙较小,转子直径庞大。更细密的网格变形难以通过传统的多频涡动方程实现。实际中,受油膜力支撑的转子往往处于偏置状态,同时转子运动位置使得密封动力特性更加显著,汽流激振的影响不断增大,降低了系统的稳定性。因此,本文将单控制方程改进为双控制方程,基于动网格技术,实现微间隙转子涡动,研究不同运行参数、转子运动特征参数以及不同结构参数下的密封动力特性。在运行参数和转子运动特征参数方面,随着压比增大,蒸汽轴向贯通效应增强,直接刚度kyy增大,直接阻尼cyy随着频率的增加先减小后不变,而直接阻尼czz受频率影响较小。有效阻尼在低频范围内波动效果较为明显,并且随着压差的增大,有效阻尼也呈现出增大的趋势。随着涡动频率和偏置量的增加,密封直接刚度kyy增加。偏置量对直接阻尼产生影响,较小偏置量时能够提高直接阻尼。大偏置量下会使得密封流体动压效应增强,密封汽流激振力增大,促进转子运动,不利于转子系统稳定。大偏置量的有效阻尼随频率增加而减小。随着涡动频率的增加,直接刚度kyy在涡动半径较小时变化很小。低频范围内涡动半径的增加不利于转子稳定。在结构参数方面,不同密封间隙下的压力和速度场表现出随着密封间隙的减小,密封腔室内由于齿尖处的节流和密封腔室内的动能耗散作用会形成漩涡,从而降低流体压力,达到密封的作用,节流效果较好。密封间隙较小时比其它间隙时的直接刚度系数增大86.7%,直接阻尼系数cyy在低频范围内变化较大。当汽流进入密封腔室后,会喷射到密封齿上,此时加厚密封齿的大小,就能够在密封腔室内增加湍流耗散,能够减小泄漏量,减轻汽流激振力带来的影响。直接刚度kzz对各个密封齿厚对涡动频率依赖性较低,而直接阻尼系数cyy在低频范围5-15Hz内其值变化较大。随着齿长的增加,密封内的平均压力逐渐增加,而且使流场的整体气动性能增强。不同密封齿长下的直接刚度系数kyy随着频率的增加其值略微增加,而直接阻尼czz的大小变化趋势不大。不同密封齿长下的有效阻尼CE先增加后又近似保持不变,此时转子的稳定性增加。