篦齿-蜂窝组合结构的流动与换热特性的数值研究

摘要

篦齿封严结构被广泛用于航空发动机上，是一种结构简单，性能可靠的密封结构。它是利用通道的突扩或者突缩，增加流体的能耗，从而减少流体的泄漏。同时作为空气系统的节流元件，通过篦齿封严结构的流体还要对其他的部件进行冷却，但是由于篦齿封严结构中转子的旋转会对冷却流体作功，导致冷却流体的温度升高，这会降低冷却流体的冷却效果，因此有必要对篦齿封严结构的泄漏特性和风阻特性进行研究。 本文的研究工作如下： 首先对国内外有关篦齿封严结构的文献资料进行了综合分析，总结出了影响篦齿封严结构的泄漏特性和风阻特性的各种因素。 其次计算了纪国剑的篦齿结构实验模型在不同转速下的风阻特性，并且与实验结果进行了对比，发现计算结果和实验结果有较好的一致性。由此说明了本文采用的数值计算方法是可靠的。 在此基础上，以齿数为四的台阶齿-蜂窝衬套篦齿封严结构作为基本模型，研究了转速、压比，间隙宽度、蜂窝深度和蜂窝单元直径对篦齿封严结构的泄漏特性和风阻特性的影响。研究表明（1）泄漏量随转速的变化不大，进、出口的总温升随总温升的增大而增大。（2）泄漏量随压比的增大而增大，进、出口总温升随压比的增大而减小。（3）泄漏量随间隙宽度的增大而增大，进、出口总温升随间隙宽度的增大而减小，但是减小的不是很多。（4）泄漏量随蜂窝单元直径的增大而增大，进、出口总温升随蜂窝单元直径的增大而减小。（5）泄漏量和进、出口总温升随蜂窝深度的变化不大。 与此同时对用在航空发动机上的真实篦齿封严结构进行了数值模拟，得到了在实际工况下的速度场、压力场和温度场，以及这三种结构的泄漏量和进出口总温升随压比和转速的变化规律。研究发现这三种篦齿封严结构的泄漏量随压比的增大而增大，进、出口总温升随压比的增大而减小；泄漏量随转速的变化不大，进、出口总温升随转速的增大而增大。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、注释表

声明

第一章 绪论

第二章 数值研究方法

第三章 工况参数和几何参数对篦齿结构的泄漏特性和风阻特性的影响研究

第四章 三种典型的篦齿封严结构的泄漏特性和风阻特性的研究

第五章 总结

参考文献

发表的文章

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