文摘

直通式迷宫密封是一个简单和可靠的非接触密封结构广泛应用于发动机。在航空发动机实际运行,迷宫密封间隙可能会经历一个非均匀变异在流动方向上由于不对称结构和不均匀的温度。为了描述的程度不均匀,不均匀系数定义在当前的纸。不均匀造成的影响(转子变形或定子变形),非均匀类型(收敛间隙或发散间隙),和不均匀系数(不均匀度)是仔细研究了数值模拟。比较分析表明,流量系数没有明显差异(少于0.8%在当前研究)在两个不一致的原因。对于非均匀型,不同类型的不均匀性影响流量系数比这更重要的聚合类型,由于强轴向惯性。牙齿蛀牙压力分布表明,不同类型的总压降比这更明显的收敛型压力比时是一样的。用相同的无量纲最低叶尖间隙,间隙不均匀会导致漏流的直通式迷宫的增加,特别是对于小压力比的条件下,大型环形马赫数,小无量纲最低叶尖间隙。当不均匀系数-0.1 ~ 0.1的范围内,不均匀性影响因子的变化曲线和不均匀系数几乎一致(最大偏差不超过1.2%)在不同操作条件下(雷诺数,压力比、圆周马赫数和无量纲最低叶尖间隙)。目前的工作证明,密封间隙泄漏流的不均匀性的影响需要特别注意提炼设计航空发动机。

1。介绍

二次空气系统(SAS)起着重要的支持作用,以确保发动机的安全高效运行。(1)增加要求高性能、节能和安全水平是发动机吸引更多兴趣的准确分析和提炼设计二次空气系统。迷宫,作为一种重要的非接触静密封装置,已广泛应用于航空发动机二次空气系统由于其结构简单、可靠性高。迷宫式密封执行计量装置来控制内部气流,从而影响一些安全功能的SAS(防止热气摄入到涡轮盘腔,涡轮叶片冷却,和轴向轴承加载控制)。因此,迷宫密封流应该分析精心为了安全。

大量的学者已经详细研究影响迷宫密封流的因素,包括转速(2- - - - - -4],雷诺数[5),压力比(6),和几何参数5- - - - - -9]。迷宫的结构是复杂的,有很多几何参数影响密封流,如半径、密封间隙、齿尖宽度、牙高度,牙齿,塔板数和倾角。赵和王10)进行了形状优化直迷宫式密封减少气体泄漏和指出,密封间隙的重要参数进行了优化。其他研究也显示,迷宫密封间隙对密封的影响流非常重要(3,5,6,11- - - - - -14]。Nayak [3]声称直通式迷宫的旋转对泄漏的影响特点并不完全相同的在不同的密封间隙。李等人。4]调查压力比和转速的影响泄漏流和交错迷宫式密封腔压力。胡锦涛et al。(5]说明耐流特征的直通式迷宫与当量直径的比值(双密封间隙)密封长度。吴和安德烈斯6发现空腔压力减少,但密封泄漏与密封间隙的增加上升。吴和安德烈斯11]研究密封间隙壁摩擦因素的影响,有关密封流迷宫密封。燕et al。12]研究了密封间隙变化的效应引起的牙齿弯曲和迅速增长的直通式迷宫密封的泄漏性能损失。Andres et al。13]相比密封泄漏和牙齿腔压力分布有或没有涡流刹车在三个不同的密封间隙。李等人。14)进行了流动可视化测量在纹影法的迷宫式密封,调查影响的无量纲密封间隙泄漏流动。他们还指出,加强和直通密封的泄漏特点表现出不同的趋势。作为总结,密封间隙被公认为最重要的一个影响因素在迷宫密封密封流。然而,大部分的研究到目前为止进行了在一个固定的间隙。

在发动机的实际操作,迷宫密封间隙将变量由于组件的变形引起的机械负荷和热负荷。考虑到密封间隙的区别,李et al。15)测量了迷宫密封的泄漏系数冷热状态和比较浮环密封。香港et al。16,17)也注意到迷宫间隙的变化由于离心变形当调查旋转迷宫的密封性能。迷宫间隙测量包括迷宫间隙泄漏流的变化的影响。伊斯特伍德et al。18)建立了一个先进multiconfiguration定子冷却试验设施和密封间隙的位移进行测量。运行的热密封间隙长大到大约30%的冷建立间隙。Ganine et al。19)与一维流固耦合有限元模型使用网络来预测径向间隙的14迷宫密封在一个正方形周期。从仿真结果,广泛的径向间隙变化从40%到180%的冷间隙。

然而,密封间隙的畸形的迷宫在发动机运行过程中可能并不总是保持一致的。最近的证据表明,热膨胀沿着流动方向也可能使密封间隙不均匀温度分布不均匀(20.]。太阳et al。21)发现,收敛和发散间隙配置文件有不同的影响在漏流不均匀程度是相同的。施等。22]讨论了非均匀间隙对风阻的影响加热和漩涡发展不同雷诺数下,压力比,圆周马赫数和无因次最小间隙。到目前为止,非均匀间隙对压力分布的影响和直通式迷宫密封的泄漏流量仍缺乏系统、深入的研究。迷宫的泄漏流动特性不均匀间隙不明确,导致不准确的流量预测航空发动机sa的操作。在当前的研究中,直通式迷宫作为调查的目标,和不均匀系数的特点提出了密封间隙不均匀的程度。密封间隙不均匀性的影响(类型不一致的原因,非均匀和不均匀系数)压力分布和漏流进行了较为详细的试验研究。这个调查揭示了新的认识到迷宫密封性能,导致aerothermomechanical系统的性能评估和安全设计,包括发动机。

2。方法

2.1。不均匀的密封间隙的描述

2.1.1。几何配置

直通式迷宫被认为是研究客观的调查,由迷宫牙齿的四个阶段,如图1。密封间隙的不均匀变形的原因通常包括不对称结构和温度不均匀,导致单调的迷宫叶尖间隙。迷宫间隙变得更大或更小逐渐沿着流动方向如图2。一般来说,迷宫密封的很微小的轴向尺寸,结构不超过10毫米。在这样一个有限的空间中,顶端间隙不均匀变形引起的不同阶段可以简化为线性分布根据前面的调查(21- - - - - -23]。因此,在这项工作中,线性假设的间隙也采用了,和不均匀系数是用来描述迷宫密封间隙的不均匀性在之前的调查(作者的定义22]。不均匀系数的绝对值可以象征迷宫密封间隙的不均匀程度,它被定义为叶尖间隙偏差的最大值比普通密封间隙的两倍。

是最大的叶尖间隙,是最低叶尖间隙,是平均叶尖间隙。

至于四个阶段的迷宫的牙齿,方程(2)和(3)提供平均迷宫叶尖间隙的计算方法和不均匀系数。

叶尖间隙的吗^th阶段。 意味着一个统一的密封间隙, 意味着零最低迷宫叶尖间隙,这意味着rub-impact的情况。

收敛的密封间隙的特点是 ,而不同类型的密封间隙的特点是 。密封装置的关键安全极限参数最低叶尖间隙。因此,最小间隙,更换意味着间隙,不均匀系数一起被视为间隙不均匀性的关键几何参数描述。在这个调查中,最低叶尖间隙范围 ,和不均匀系数范围 。表1还包括其他详细的几何尺寸。每个参数的含义解释图1。

2.1.2。无量纲参数

迷宫式密封,气流加速后的节流前叶尖间隙流体的动能不能完全烟消云散,热能在下面的空腔。由于惯性,动能的一部分直接从上游节流运送至下游节流。动能遗留效应会削弱密封能力。轴向马赫数是一个重要的参数来描述迷宫式密封的轴向惯性,定义为是哪一个

是气流的轴向速度,是当地的声音的速度。

在这项研究中,压力系数采用的无量纲总压强(4,24]。所示的定义

在牙齿腔总压强,是密封入口总压,然后呢是静态的压力密封插座。

总压降是一个迷宫密封的重要表征。对整个迷宫密封,迷宫密封的压力负荷被定义为进口和出口之间的压力系数差异,如方程所示(6)。单级迷宫的齿,齿迷宫的压力负荷被定义为的压力系数差别前后牙腔,视为对总压降,方程(所示7)。

和迷宫式密封的压力系数是进口和出口,分别。压力系数在吗^th牙齿腔。

作为一个最重要的特征量,流量系数(4,24,25]介绍了描述无量纲质量流量。所示的定义

渗漏质量流率,是进口密封入口温度,气体常数,迷宫叶尖间隙的截面面积。与非均匀迷宫间隙,迷宫的横截面区域最低叶尖间隙使用方程(8)而不是 。

Denecke et al。26)进行了量纲分析的漏流旋转迷宫式密封和简化了参数影响流动特性根据数值模拟的结果。Denecke等人认为流动特性与轴向雷诺数,有效压力比、圆周马赫数、几何参数、入口preswirl比率,比热比,普朗特数。在这项研究中,入口preswirl不是不均匀间隙效应的重点,所以空气进入密封结构沿轴向方向在随后的数值模拟,在这种情况下,进口总压比出口静压 相当于有效压力比(26]。比热比和普朗特数是不依赖于温度的空气会小密封装置内的温度升高。至于几何参数,只有密封间隙,包括最低叶尖间隙和不均匀系数,是调查了解非均匀间隙的影响。为了提高研究结果的普遍性,最低叶尖间隙规范化的迷宫。不均匀系数和无量纲最低叶尖间隙 被录用,共同描绘密封间隙。因此,流量系数和迷宫密封的压力系数可以表示为

雷诺数再保险和圆周马赫数的定义方程所示(10)和(11),分别。

, ,和V密度,动态粘度和迷宫密封的速度入口,分别。牙齿是迷宫的半径,周长比,迷宫转子的角速度,是本地的声音的速度。

在这个调查中,间隙不均匀性对泄漏的影响主要集中在流动,所以不均匀性的影响因素定义来描述不均匀程度对流量系数的影响,显示为

的流量系数不均匀间隙迷宫( ),而的流量系数是统一间隙迷宫( )用同样的最低叶尖间隙。

2.2。数值模拟方法

2.2.1。数值模型

商业规划求解ANSYS数值模拟采用它。由于几何形状的旋转周期性特点和流动结构,一个周期对称模型,采用三维迷宫密封流数值模拟,在六面体的结构化网格如图3。数值设置表中描述2。稳态分析是进行模拟密封流。工作介质的流体域是可压缩理想的空气。传热选项被选中作为总能量模型在ANSYS排名预处理器。剪切应力传输(SST)湍流模型用于关闭雷诺应力条件。根据SST湍流模型的建议,最大的墙接近1,所以周围的网格迷宫转子和定子精制本地满足计算要求。对流项离散化和离散化湍流条件都是由高分辨率的方案。

表2还包括边界条件。迷宫转子和定子指定为绝热壁。迷宫转子的转速范围内 对应的圆周马赫数范围 。的总温度300 K和5%的湍流强度设置迷宫入口。至于压力边界,总压强是分配给入口,和后面的压力(静压)是分配到出口。此外,一个负面的反馈方法(22)采用以精确控制压力比与雷诺数无关。的压力比范围 和的雷诺数范围 可以涵盖最常见的操作状态航空发动机迷宫密封。密封间隙的影响是本研究的核心。在航空发动机典型迷宫间隙配置文件通常的无量纲最低叶尖间隙范围内 (对应于 )和间隙不均匀系数的范围 。

2.2.2。验证仿真结果

一个网格敏感性分析也被执行定义网格大小。三组数字是建立网格与不同的元素。元素数量的粗、中、和细化网格是2.12万年,4.46万年和9.14万年,分别。计算条件下进行统一密封间隙, 。制服下的网格进行独立验证密封间隙的情况。无量纲的叶尖间隙是0.067(0.4毫米)的对应于一个密封间隙。在验证情况下,压力比变化从1.03到4,和圆周马赫数是10000(对应转速为3000 rpm)。计算收敛时接受连续性方程的残差,动量方程和能量方程收敛的顺序 。流量系数是描绘在图的结果4。结果说明,不同网格的最大流量系数偏差不超过1.5%。尤其是,只有不到0.2%的区别是细化网格和介质网格之间的观察。介质的流量系数结果网格可以作为独立于说服网格的大小。考虑模拟精度和计算成本之间的妥协,选择介质网格进行后续的计算和分析。

为了验证数值模型的准确性在目前的调查,渗漏质量流率和游隙热力试验数据明和爱德华兹(27与仿真结果进行比较。进行实验调查劳斯莱斯内部空气系统研究设施,’安装在哈科纳尔热。测试配置是直通式迷宫密封的五个阶段的牙齿在每分钟13000转的转速。两组实验数据提取(运行4和5)数值模拟方法验证。密封间隙运行4和5都是统一的。具体来说,运行4的密封间隙运行0.75毫米,0.25毫米和运行5中描述文献[27]。其他几何参数的实验配置声称在图5。质量流率和空气的温度上升通过密封测量实验工作。此外,风阻加热迷宫式密封的力量源自焓的漏流。验证压力比的范围从1.1到1.9。数值模拟结果和实验数据之间的比较是显示在图6。两个数据有很好的一致性,证明数值模拟模型具有足够的计算精度。总之,这项工作的数值模拟方法是适用于在直通式迷宫密封泄漏流。

3所示。结果和分析

3.1。不均匀性造成的影响

航空发动机在运行过程中,转子和定子的迷宫式密封可以体验不同区段的径向变形。迷宫密封间隙的不均匀性是合并后的变形的结果。以收敛型间隙为例,图7显示不均匀的密封间隙的构造图等于定子(ESR)和半径等于转子半径(ERR)。ESR的间隙不均匀性被认为是由转子变形引起的,而错的间隙不均匀性被认为是由定子变形引起的。流结构、压力分布和泄漏流在ESR和犯错的情况下相比,澄清不均匀性造成的影响。

图8比较了ESR和ERR流结构。结果表明,直通式迷宫密封的流动结构的不均匀性不敏感的原因。在的情况下 , ,和 ,没有明显的差异之间的流线分布ESR和犯错。至于压力分布,牙齿蛀牙的压力系数和压力加载迷宫的牙齿是描绘在图9。毫不奇怪,压力系数沿流动方向逐渐降低,因为总压力降的效果。然而,迷宫牙齿呈现相反趋势的压力负荷之间的聚合类型和不同类型的牙齿压力负荷聚合类型的不同类型的长大,摔倒时,从入口到出口。不过,牙齿蛀牙的压力系数和压力负荷之间的迷宫的牙齿几乎相同的ESR和犯错,再次证明流敏感性的直通式迷宫密封间隙不均匀导致很弱。

作为一个最重要的量来描述漏流,流量系数也讨论了包括ESR和犯错。图10比较下的流量系数与压力比变化不同的非均匀间隙( , ,和 )。从结果,当最低叶尖间隙是相同的,特征线压力比逐渐上升的流量系数和不均匀系数的绝对值的增加,这表明在同样的操作环境(常数圆周马赫数、恒压比和雷诺数不变),漏流增加的叶尖间隙不均匀。这是因为除了最低叶尖间隙,其余提示许可增加的叶尖间隙不均匀性,不管收敛间隙类型或不同类型。当提示直通式迷宫的间隙变大,相当于流通面积增加。同时,动能遗留因素也会增加(6),总压强产生的弱耗散的牙齿蛀牙。至于不均匀性造成的影响,不均匀系数是一样的,没有显著差异的特点,流量系数之间的压力比ESR和犯错,不管收敛类型或不同类型。为 , ,和 ,迷宫密封之间的最大偏差同等半径等于定子与转子半径小于0.8%。因此,在后续的研究中,只有半径等于定子的迷宫密封,如图2,讨论了非均匀叶尖间隙的影响。

3.2。不均匀性的影响类型

3.2.1之上。亚临界状态

轴向惯性气流的迷宫式密封可以反映在轴向马赫数。在典型的亚临界状态( , , ,和 ),图11比较了轴向马赫数分布在不同的间隙不均匀性类型的迷宫(收敛类型和不同类型)。迷宫的收敛间隙类型( ),轴向马赫数沿流动方向逐渐增加。最大轴向马赫数出现在最后的叶尖间隙。轴向马赫数在前面三个叶尖间隙小,轴向惯性较弱,有利于从动能耗散热能在牙齿蛀牙。对不同类型间隙(迷宫 ),轴向马赫数沿流动方向逐渐降低。最大轴向马赫数出现在第一个叶尖间隙。高的气流轴向速度直接通过牙齿腔和下一个叶尖间隙。动能遗留的影响不同类型( )变得更重要比收敛类型( )。当是一样的,轴向马赫数在前面三个提示许可收敛间隙型迷宫一般小于发散间隙型迷宫。这表明不同类型内的气流间隙迷宫密封的轴向惯性大。

迷宫的压力负荷牙也可以明显间隙不均匀性的影响。图12比较收敛之间的牙齿压力负载类型和不同类型在不同间隙不均匀度( )。统一的迷宫间隙( ),牙齿的压力负载几乎是统一的,这大约是在0.17和0.18之间。然而,对于非均匀的迷宫间隙( ),四个阶段的牙齿压力负荷也表现出非均匀配置文件。值得注意的是,牙齿压力负荷变化单调从第一阶段到第四阶段。但一个明显的区别两种不均匀的牙齿压力负荷聚合类型( )单调增加,和不同类型的牙齿压力负荷( )沿着流动方向单调减少。比较收敛的类型和不同的类型,一个有趣的现象是发现牙齿压力负荷的第三阶段都是类似的 , , , ,和 尽管有相反的分布趋势。此外,牙齿压力负荷第一阶段和最后阶段的区别(最大偏差)逐渐增加间隙不均匀程度的增加,也就是说,不均匀系数的绝对值 ,如表所示3。结果表明,不同类型的牙齿压力负荷偏差的最大值( )增加速度比收敛类型( )。相比之下,发散不均匀性类型对非均匀的牙齿在亚临界状态的压力负荷曲线。

3.2.2。临界状态

在典型的临界状态( , , , ,和 ),图13显示了一个统一的叶尖间隙的轴向马赫数分布迷宫。当空气流过一个迷宫式密封,由于总压力损失大,总压强的最后阶段叶尖间隙是最低的在所有的阶段。质量流量是连续的,轴向速度在最后阶段叶尖间隙是最大的,所以最后阶段叶尖间隙进入临界状态如图13。

在临界状态下( , , ,和 ),轴向马赫数分布在不同的间隙不均匀性类型的迷宫(收敛类型和不同类型)比较图14。收敛间隙型迷宫( ),关键的部分是最后阶段叶尖间隙的情况下,所以的最大流量迷宫式密封是有限的叶尖间隙的最后阶段。随不均匀系数的增加,轴向马赫数在前面三个尖间隙逐渐减少。发散间隙迷宫( ),当不均匀系数很小,如的情况 ,四个提示许可之间的差异不明显。虽然最后阶段叶尖间隙的面积是最大的,它仍然是第一个进入临界状态。间隙不均匀程度逐渐增加,如 , ,和 ,最后阶段的临界段开关叶尖间隙第一阶段叶尖间隙。的最大流量迷宫式密封由第一阶段叶尖间隙是有限的。类似于亚临界状态下,不同类型的动能遗留效应( )变得更重要比收敛类型( )。

在临界状态( , , ,和 ),牙齿压力负载在不同间隙不均匀度(- )也比较收敛之间的类型和不同类型图吗15。不同于亚临界状态,临界状态的牙齿压力负荷不均匀,即使密封间隙均匀( )。牙齿压力负荷的最后阶段是明显大于前面的三个阶段。迷宫的收敛间隙类型( ),牙齿蛀牙的牙齿压力负荷的分布类似于统一的迷宫间隙( )。与均匀间隙迷宫,牙齿的前三个阶段较低的压力,而最后一个阶段是更高。对不同类型间隙(迷宫 ),牙齿压力负荷的变化不再是单调沿着流动方向。最大的牙齿压力负荷仍然是最后阶段时,间隙不均匀性不明显( ),但随着不均匀度的增加( , , ,和 ),牙齿蛀牙的牙齿压力负荷的分布变得不同于迷宫均匀间隙和收敛间隙。尽管叶尖间隙是关键部分,第一阶段第二阶段发展到关键的牙齿总压降和承担压力负荷最大的牙齿。从第二阶段开始,牙齿沿着流动方向压力负荷减少单调。类似于亚临界状态,牙齿压力负荷最大偏差逐渐上升的增加不均匀系数的绝对值 ,如表所示4,这意味着间隙不均匀性可以促进牙齿压力负荷偏差在四个阶段。反对亚临界状态,牙齿压力负荷偏差的最大值的聚合类型( )增加速度比不同类型( )。相比之下,收敛不均匀性类型对非均匀牙齿压力负荷临界状态的概要文件。

3.3。不均匀性的影响程度

3.3.1。压力系数

由于非均匀提示许可,动能耗散定律将不同于统一的间隙迷宫。总压强的分布在牙齿蛀牙也会改变间隙不均匀程度。图16展示了牙齿蛀牙的压力系数分布亚临界状态( , , ,和 )和临界状态( , , ,和 ),分别。牙齿蛀牙的压力系数沿流动方向逐渐降低,但下降趋势不一样在不同间隙不均匀系数。当空气动力边界参数和其他几何结构参数都是一样的,压力系数收敛的牙齿蛀牙型高于发散式的平等间隙不均匀程度 。与均匀间隙迷宫密封相比,总压强分布的差异可能改变空气动力载荷的非均匀轴向间隙迷宫密封。

虽然入口总压比出口静压是相同的,压力系数在迷宫出口不同非均匀系数是不一样的。根据图16,收敛间隙型迷宫的出口压力系数变大,不均匀程度的增加,这意味着总压强耗散从入口到出口的比例减少。的情况下对不同类型间隙迷宫却恰恰相反。图17显示了迷宫密封压力加载在亚临界状态( , , ,和 )和临界状态( , , ,和 ),分别。增加的不均匀系数的绝对值 ,密封压力负荷逐渐收敛型跌倒,而不同类型的逐渐长大,不管亚临界状态或临界状态。密封压力负荷代表实现总压力降的能力,这是一个重要的方面对密封性能进行评估。总压力降,当无量纲最低叶尖间隙是相同的,收敛间隙少有助于总压降的增加间隙不均匀性,而发散间隙对总压降的增加间隙不均匀。

3.3.2。流量系数

当最低叶尖间隙是相同的,不均匀间隙迷宫的平均叶尖间隙大于均匀间隙的迷宫。显然,平均叶尖间隙较小的迷宫密封能力更强,如果最低叶尖间隙是相同的。因此,在相同的叶尖间隙最小的前提下,很容易推断出这迷宫密封泄漏流与非均匀叶尖间隙比的迷宫密封与统一的叶尖间隙。因此,不均匀性的影响因素是一定会大于1。然而,漏流的增长率将是不同的在不同的不均匀程度。不均匀性影响因子的变化与间隙不均匀系数分析澄清间隙泄漏流的不均匀性的影响。

数据18- - - - - -21显示不均匀与不均匀系数影响因素的变化在不同雷诺数下,压力比,圆周马赫数和无因次最低提示许可( , , , ,和 ),分别。如果最低提示许可是相同的,可以找到两个相同之处。一是当不均匀系数的绝对值相同,不同类型的间隙迷宫不均匀性的影响因素是比收敛间隙型迷宫,意义的密封性能收敛类型比的不同类型。另一种是,当间隙不均匀性很小,没有色散特性线不均匀性的影响因素。的范围内 ,下不均匀系数相同,偏差不均匀性的影响因子在不同操作条件下(雷诺数,压力比、圆周马赫数和无量纲最低叶尖间隙)不超过1.2%,这表明不均匀性的影响程度上泄漏流与操作条件。此外,其他的不均匀性影响因子的变化特征也详细描述。

变化的不均匀性影响因素在不同雷诺数( )比较图18。除了小雷诺数的情况下( 和 ),几乎没有偏差变化曲线之间的不均匀性影响因子,当雷诺数是不同的。在发动机的实际操作条件下,雷诺数通常比500年和1000年,更大的所以雷诺数的影响不均匀系数不均匀性影响因素的特点是不明显的。在高雷诺数范围内,雷诺数的影响可以忽略在分析间隙泄漏流的不均匀性的影响。

变化的不均匀性影响因子在不同压力比( )比较图19。随压力比的增加,特征线的不均匀性影响因子逐渐向下移动,这意味着上升引起的漏流不均匀间隙是抑制。当密封流进入临界状态( , ,和 ),压力比几乎没有影响的变化曲线不均匀性的影响因素。因此,迷宫的漏流在亚临界状态(小压力比)将更重要的是通过非均匀间隙的影响。和压力比的影响可以忽略,当密封流进入临界状态(大压力比)。

变化的不均匀性影响因子在不同圆周马赫数( )比较图20.。与圆周马赫数的增加,特征线不均匀性影响因子逐渐向上移动,也就是说上升引起的漏流不均匀间隙是加剧。结果表明,位于高半径的迷宫式密封位置会影响发动机更明显的间隙不均匀。与此同时,当发动机在高速运转时,漏流的迷宫也将更重要的是通过非均匀间隙的影响。因为半径和转速越高越高贡献更大的圆周马赫数。

变化的不均匀性影响因子在不同无量纲最低提示许可( )比较图21。与无量纲最低叶尖间隙的增加,特征线不均匀性影响因子逐渐向下移动,这意味着上升引起的漏流非均匀间隙是抑制。对迷宫密封齿距相同的发动机,迷宫密封间隙的漏流较小的密封间隙不均匀间隙更重要的影响。

4所示。结论

在这个工作中,非均匀间隙对压力分布的影响和泄漏流在直通式迷宫由数值模拟研究,包括不均匀性导致(转子变形或定子变形),不均匀性类型(收敛间隙或发散间隙),和没有统一程度(不均匀系数)。迷宫密封的压力系数和流量系数与等于定子(ESR)和半径等于转子半径(ERR)相比,澄清不均匀性造成的影响。分布的轴向马赫数和压力负荷是讨论了收敛和发散型间隙迷宫分析不均匀性的影响。不均匀性影响因子的变化也研究了不同雷诺数下,压力比、圆周马赫数,无因次最低提示许可可视化程度不均匀性的影响。本文了以下结论:(我)为典型的非均匀间隙迷宫发动机( ,±0.2±0.3),没有明显的不均匀性造成的影响(转子变形或定子变形)压力系数和流量系数。流量系数偏差的最大值ESR和犯错还不到0.8%(2)当绝对不均匀系数的值是相同的,不同类型的间隙迷宫不均匀性的影响因素是比收敛间隙型迷宫,这意味着收敛类型的密封性能优于发散型的(3)当不均匀系数的绝对值小于0.1,漏流的不均匀度的影响几乎是无关紧要的操作条件。在当前研究的参数范围,偏差不均匀性的影响因子在不同操作条件下(雷诺数,压力比、圆周马赫数和无因次最低叶尖间隙)不超过1.2%。(iv)在典型的迷宫手术范围发动机( , , ,和0 和 ),较均匀的迷宫密封间隙相同最低叶尖间隙非均匀迷宫有一个更大的漏流。非均匀间隙的影响更明显的小压力比、高圆周马赫数和小无量纲最低叶尖间隙

命名法

一个:	当地的声音速度(米/秒)
:	迷宫的横截面区域叶尖间隙(m2)
:	迷宫的横截面区域最小叶尖间隙(m2)
:	迷宫音高(m)
:	叶尖间隙的迷宫(m)
:	无量纲最低叶尖间隙
:	平均迷宫叶尖间隙(m)
:	叶尖间隙的迷宫th阶段( )(m)
:	最大的迷宫叶尖间隙(m)
:	最低迷宫叶尖间隙(m)
:	不均匀性的影响因素
:	迷宫牙齿高度(米)
:	迷宫入口长度(米)
:	迷宫出口的长度(米)
:	轴向马赫数
:	圆周马赫数
:	渗漏质量流率(公斤/ s)
:	迷宫出口的静压(Pa)
:	总压强(Pa)
:	总压强的迷宫入口(Pa)
:	迷宫的牙齿尖半径(米)
:	气体常数(J /(公斤·K))
:	雷诺数
:	旋转雷诺数
:	迷宫尖端宽度(米)
:	全密封入口温度(K)
:	间隙不均匀系数
:	轴向速度(米/秒)
:	切向速度(米/秒)
:	倾斜角度(度)
:	流量系数
:	流量系数的非均匀间隙迷宫
:	流量系数的均匀间隙迷宫
:	动态粘度的迷宫入口(Pa·s)
:	压力系数
:	压力系数的th牙齿腔( )
:	迷宫入口的压力系数
:	迷宫出口的压力系数
:	迷宫式密封的压力负荷
:	进口总压比出口静压
:	迷宫入口密度(公斤/米3)
:	转速(rad / s)

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者欣然承认该基金从中国国家科技重大项目(批准号j2019 - iii - 0003 - 0046)和中国民用航空器的特殊研究项目(批准号mj - 2018 d - 21)。