摘要:干氣密封在高速時優異的動壓性能使其應用范圍從傳統的壓縮機、離心機等中高速設備逐漸擴大到航空發動機、(微型)燃氣輪機等超高速設備中。基于實際超高速工況特點,對轉速范圍為10 000~120 000r/min時的干氣密封性能進行了系統性仿真計算,結果發現:在一定幾何參數和工況參數下,類似于氣浮軸承的微振動現象,干氣密封會出現疑似受氣體壓力波動流影響的開啟力、泄漏量與轉速非正相關變化的擾流現象,尤其在高壓、大膜厚、小槽深時的擾流效應愈加顯著;在轉速持續增大過程中,干氣密封微尺度流場會出現二次拐點現象,且一次拐點發生轉速與設計參數有關,而二次拐點發生轉速基本約為90 000r/min。同時結合導流織構的設計思路,進一步研究了超高速下干氣密封槽底導流織構的驅動導流效應,結果表明:加設導流織構后,承載效果明顯提高,拐點發生工況延后且壓力波動區域被壓縮。表明導流織構具有良好的抑制擾流、維持開啟力與轉速持續正相關的作用,在此基礎上,進一步闡釋了導流織構的抑擾機制,以期為突破干氣密封在超高速工況下的應用壁壘提供新思路。
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