一种基于射流抑制泄漏的篦齿封严效果研究

摘要

逆向射流作为增加流阻的一种高效的流动控制技术，本文针对一个真实尺寸的直通型封严篦齿的等比例放大模型进行实验研究，重点研究了逆向射流对篦齿内部流场的影响。
　　首先，本文针对直通型封严篦齿内部流场的流动特性以及存在的四种封严效应，分析发现：减小透气效应，增大齿腔耗散效应以及增大摩擦效应是增强篦齿密封效果的三种途径，通过对逆向射流抑制气流流动的机理分析，发现逆向射流可以达到上述三种效果。
　　设计了并进行了带逆向射流的二维直通型封严篦齿实验，为了更直观地观察逆向射流对增加篦齿内部流阻的效果，在不同的工况下，用PIV分别测量了3种不同射流角度和3种射流位置的带逆向射流控制时的流场，并基于实验结果，分析了射流位置和射流角度对比篦齿密封性能的影响规律，分析发现射流位置的决定了形成逆向涡的大小以及泄漏流进入第二齿的偏转方向，而射流角度则决定了逆向射流对泄漏流轴向速度的减缓作用。
　　针对射流位置这一因素进行数值模拟研究，研究发现不同位置不同角度的逆向射流在一定程度上都能够增强篦齿的封严效果；基于正交法选取了18种带逆向射流的封严篦齿模型进行数值模拟研究，研究发现：各种因素影响篦齿密封效果的主次为齿腔宽度 W→齿顶间隙 t→射流宽度b→射流角度θ→齿顶厚度s→齿腔深度H→射流位置。最终对射流角度和射流位置进行详细分析，射流角度越小，密封效果越佳，射流位置在第一节齿腔中间位置，抑制泄漏效果最佳，当射流角度θ为45°、压比为2.25时，射流为在第一齿腔中间时，泄漏系数相对不带逆向射流时能够降低11.5％。

目录

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3存在的主要问题

1.4本文研究内容

第二章 篦齿间隙通道内流场的流动机理及射流抑制泄漏原理

2.1泄漏流的流动特性

2.2逆向射流抑制泄漏流

2.3本章小结

第三章 运用逆向射流抑制泄漏流的实验研究

3.1实验目的

3.2实验原理

3.3设备选取

3.4实验件设计及实验台的搭建

3.5实验步骤

3.6 PIV实验结果分析

3.7泄漏系数随实验参数的变化

3.8本章小结

第四章 带逆向射流的直通型篦齿通道内部流动数值模拟研究

4.1数值模拟工具及方法

4.2网格无关性验证

4.3几何因素对带逆向射流的篦齿密封特性数值模拟研究

4.4环境参数对密封性能的影响规律

4.5篦齿构型参数的影响规律

4.6逆向射流几何参数对密封性能的影响规律

4.7本章小结

第五章 总结与展望

5.1本文的主要工作和结论

5.2展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文