基于流固耦合的刷式密封泄漏流动特性数值研究

摘要

刷式密封是旋转机械的关键部件,由其引起的泄漏损失直接影响旋转机械的工作效率.本文首先理论分析刷式密封的流固耦合特性,应用双向流固耦合与动网格技术,建立考虑刷丝变形的刷式密封瞬态三维流固耦合求解模型.在验证流固耦合求解模型准确性的基础上,分析刷式密封的泄漏流动特性,研究刷式密封几何参数等因素对其泄漏特性的影响规律.研究结果表明,在进出口压比较小时,考虑/未考虑刷丝变形的泄漏量相差较小,随着进出口压比的增大,二者差值逐渐增大,考虑刷丝变形的流固耦合模型更准确反映刷式密封的泄漏流动特性;刷式密封泄漏系数随着后挡板保护高度、刷丝间隙的增大而增加;随着刷丝束与后挡板轴向间隙的增大,泄漏系数先增加,然后增大趋势减缓;随着刷丝直径的增大,泄漏系数先降低,然后趋于稳定.随着刷丝排数的增加,泄漏系数先迅速下降,然后下降速度趋缓;本文研究结果为刷式密封结构设计提供理论依据.