刷式封严结构的泄漏特性研究

摘要

刷式封严是20 世纪80 年代发展起来的新式密封技术，与传统的篦齿封严相比，它不仅能适应转子的跳动和膨胀，同时还具有泄漏水平低的优点，因此在航空发动机以及地面涡轮中都得到了日益广泛的应用。国内直到上世纪90 年代才开始对刷式封严展开研究，基础比较薄弱，这在一定程度上制约了刷式封严的工程应用。本文研究了几种工况参数和几何结构参数对刷式封严泄漏特性的影响，发展了模拟刷式封严泄漏的多孔介质模型。 实验研究部分设计加工了封严泄漏特性实验装置和实验件，研究了刷式封严在不同上下游压差、转子转速以及不同使用时间下的泄漏特性，分析了刷丝直径、刷丝层数、刷束自由高度、保护高度以及配合间隙等几何参数对泄漏特性的影响规律，并对先进的改进型刷式封严的泄漏特性进行了初步的探索。 数值研究部分将刷束处理为多孔介质，建立了模拟刷式封严泄漏的多孔介质模型，并利用实验结果对其进行了修正。通过对流场的模拟，从机理上分析了刷式封严的泄漏规律，数值研究了几种几何参数对泄漏特性的影响。 最后，在总结本文研究结果的基础上，对刷式封严的结构设计和工程应用提出了一些建议，同时也对下一步的研究方向提出了几点建议。