指尖密封性能与结构特征关联特性分析

摘要

指尖密封是近年来发展起来的一种新型密封技术，主要应用于航空发动机中的气路密封及主轴承腔密封。指尖密封良好的封严性能和较低的制造成本，使之成为近年来密封技术领域的一个研究热点。通过对指尖密封国内外研究现状的分析可知，尽管对指尖密封的研究逐渐深入，但迄今仍没有很好地解决其迟滞泄漏和接触磨损这些棘手的问题。迟滞和磨损是影响指尖密封封严性能和工作寿命的关键因素，但这两者性能的改善是相互矛盾的。而影响指尖密封迟滞和磨损性能的指尖密封结构特征参数较多，各结构特征参数与迟滞和磨损的关系也较为复杂，因此，分析不同结构特征参数对迟滞和磨损性能影响的主次关系及影响的程度，对指尖密封迟滞和磨损性能的优化研究有着重要的意义。本文的研究工作正是在这种背景下提出的。 本文的研究作为优化分析的基础，从系统的角度全面分析了指尖密封性能与指尖型线类型、指尖个数、周向间隙角和轴向厚度组合情况等结构特征参数的关联关系及关联程度。 本文首先在深入理解指尖密封基本结构的基础上，利用ANSYS软件对指尖密封进行了参数化建模，这项工作为其后的研究提供了基础技术支持；其次采用部分因子试验方法一均匀设计安排指尖密封的型线类型、指尖个数、周向间隙角和轴向厚度组合情况等结构特征参数对指尖密封迟滞和磨损性能影响的仿真试验方案，并通过ANSYS软件进行有限元仿真计算加以实现，获得了大量反映指尖密封迟滞性能和密封靴/转子(或轴)接触性能(表征了指尖密封的磨损)与结构特征参数关系的计算结果，之后利用灰关联熵分析法分析指尖密封性能与结构特征参数之间的关联关系及关联程度，最后对所获得的结果进行了验证，说明灰关联熵分析法在指尖密封中的应用是合理的。 本文的研究获得了指尖密封性能与结构特征参数之间的关联关系及关联程度，所获得的结果为指尖密封性能的多目标优化取向和优化进程分析提供了理论设计依据。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1指尖密封技术概述

1.1.1先进密封技术在航空发动机中的重要作用

1.1.2指尖密封的应用背景及结构特点

1.1.3指尖密封的国内外研究现状

1.1.4指尖密封研究中存在的问题

1.2均匀设计与关联分析

1.2.1均匀设计的创立及发展

1.2.2灰色关联分析

1.3本文研究的主要内容

第二章基于参数化的指尖密封有限元分析模型

2.1引言

2.2 ANSYS软件的参数化建模和接触分析功能

2.2.1 ANSYS软件的参数化建模

2.2.2 ANSYS软件中的接触分析功能[42,43]

2.3基于商业软件支持的指尖密封有限元模型

2.3.1指尖密封系统的参数化建模

2.3.2指尖密封系统的接触分析

2.3.3指尖密封系统有限元模型的边界条件及载荷施加

2.4本章小结

第三章指尖密封数值仿真试验的均匀设计

3.1引言

3.2仿真试验均匀设计的原理和方法

3.2.1均匀设计思想

3.2.2均匀设计表及其特点

3.2.3均匀设计步骤介绍

3.2.4 DPS软件构造均匀设计表

3.3指尖密封系统仿真试验的均匀设计及实现

3.3.1指尖密封系统中的结构特征参数及其水平

3.3.2基于DPS数据处理的指尖密封系统结构特征参数均匀设计

3.3.3指尖密封系统均匀设计结果获取

3.4本章小结

第四章指尖密封性能与结构特征参数的灰关联熵分析

4.1引言

4.2灰关联熵分析法概述

4.2.1灰墒

4.2.2灰关联熵

4.3指尖密封性能与结构特征参数的关联关系分析

4.3.1指尖密封性能—结构特征参数灰关联熵分析的原始数据

4.3.2数据的无量纲化处理

4.3.3结构特征参数与指尖密封性能的灰色关联系数

4.3.4灰熵关联度及灰熵关联序

4.4结果验证

4.4.1验证目的和验证方法

4.4.2验证结果获取

4.5本章小结

第五章结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢