蜂窝面迷宫密封泄漏特性和鼓风加热特性研究

工程热物理学报 , 2015, 36(6): 1196-1200.

蜂窝面迷宫密封泄漏特性和鼓风加热特性研究

李志刚 ^1, , 宁霄 ^2, , 晏鑫 ^3, , 李军 ^4,

1.西安交通大学能源与动力工程学院叶轮机械研究所,西安,710049

2.西安交通大学能源与动力工程学院叶轮机械研究所,西安,710049

3.西安交通大学能源与动力工程学院叶轮机械研究所,西安,710049

4.西安交通大学能源与动力工程学院叶轮机械研究所,西安 710049;先进航空发动机协同创新中心,北京 100191

基金项目: 国家自然科学基金(No.51376144,No.51406144) 博士后科学基金(No.2014M550490)

关键词：蜂窝面迷宫密封 , 泄漏特性 , 鼓风加热特性 , 轴向偏移 , 径向伸长

Investigations on Leakage Characteristics and Windage Heating of Honeycomb Labyrinth Seal

Keywords： honeycomb labyrinth seal , leakage performance , windage heating characteristic , axial offset , radial growth

基于标准k-ε紊流模型和三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes方程求解方法,采用商用CFD软件ANSYSCFX数值研究了转子轴向偏移和径向伸长对典型航空发动机蜂窝面迷宫密封泄漏特性和鼓风加热特性的影响.计算了2种流量、3种转速下蜂窝面迷宫密封的鼓风加热系数和腔室旋流强度,并与实验结果进行了比较,验证了数值方法的准确性.分析了蜂窝面迷宫密封在4种转速、4种转子轴向偏移量和4种径向伸长量下的泄漏特性、鼓风加热特性和腔室旋流发展.研究结果表明:转子轴向偏移对密封泄漏量影响很小,可忽略;转子径向伸长使密封泄漏量显著减小;转子轴向偏移和径向伸长均引发密封鼓风加热系数的显著增大,降低冷却空气的冷却效果;转子轴向偏移和径向伸长均能显著改变密封腔室内的流场结构,增大密封腔室旋流速度.

参考文献

[1]	Raymond E.Chupp;Robert C.Hendricks;Scott B.Lattime;Bruce M.Steinetz;NASA John H.Glenn .Sealing in Turbomachinery[J].Journal of Propulsion & Power,2006(2):313-349.
[2]	J. A. Millward;M. F. Edwards .Windage heating of air passing through labyrinth seals[J].Journal of turbomachinery,1996(2):414-419.
[3]	Xin Yan;Jun Li;Liming Song;Zhenping Feng .Investigations on the Discharge and Total Temperature Increase Characteristics of the Labyrinth Seals With Honeycomb and Smooth Lands[J].Journal of turbomachinery,2009(4):041009-1-041009-8.

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