火箭发动机低温端面密封变工况性能分析及优化

摘要

针对某型火箭发动机涡轮泵用低温液氧雷列槽端面密封在工作压力较低时磨损严重的问题,本文在低温液氧介质环境下,通过建模仿真获取了不同压力下的闭合力,并借助UDF引入相变模型,对变工况下雷列槽端面流场进行了计算,结合流场压力分布、相态分布分析了工况变化对密封性能的影响,并通过对比闭合力与开启力,评估了各工况下密封端面的摩擦状态,最后运用正交优化的方法对雷列槽进行了结构优化.结果表明:雷列槽端面密封对变工况适应性较差,其动压效应较弱,导致端面难以打开,且端面易发生相变,在工作压力较低时相变面积较大,汽化区域为干摩擦状态,进而发生严重磨损.优化后的雷列槽密封显著提升了开启力,同时降低了泄漏量和摩擦扭矩,可为此后雷列槽结构设计提供重要参考.