表面织构对流体动压指尖密封性能的影响研究
发布时间：2023-01-08 13:14
流体动压指尖密封是一种具有较好应用潜质的柔性非接触式动态密封装置,主要应用于航空航天发动机、燃气涡轮机和汽轮机等重大装备的密封部位,通常是依靠指尖靴与转子转动时产生的一层微薄动压气膜效应,使得密封片与转子之间完成非接触,具有低泄漏与长寿命的特征,适合应用于高速动态密封部位。但为了控制泄漏水平,这层动压气膜通常只有10～20μm,因此,如何通过表面织构技术等方法来控制其在工作中形成稳定的动压气膜是设计中的关键,而目前关于这方面的研究还十分欠缺。为此,结合表面织构技术的研究和应用情况,研究表面织构对泄漏流动的影响,对提升我国航空发动机密封技术具有重要的意义。本文利用有限元仿真分析软件Ansys Workbench平台的Transient structural和CFX模块对流体动压指尖密封进行双向流固耦合仿真,分析在不同转速、压差等工况下以及表面织构参数对其性能的影响规律,得到的结论如下:1.在常温条件下,带有表面织构的指尖密封气膜承载力都大于表面光滑无织构的指尖密封,泄漏率都小于无织构的指尖密封。这表明在转子表面加工表面织构能够有效提高指尖密封的密封性能。且当密封上下游压差不变时,转速越高...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 研究现状
1.2.1 流体动压指尖密封的研究现状
1.2.2 表面织构技术的研究现状
1.2.3 研究现状总结
1.3 本文主要研究内容
2 流体动压指尖密封的流固耦合仿真分析方法
2.1 引言
2.2 动压型指尖密封的结构特点及工作原理
2.2.1 结构特点
2.2.2 工作原理
2.3 有限元分析模型的建立
2.3.1 固体域模型的建立
2.3.2 流体域模型的建立
2.4 流固耦合分析流程
2.4.1 固体域分析
2.4.2 流体域分析
2.5 网格无关性分析
2.6 本章小结
3 仿真分析方法的验证
3.1 引言
3.2 人字槽流体动压指尖密封性能实验结果
3.2.1 实验件制备
3.2.2 实验台设备
3.2.3 实验方法
3.2.4 实验结果
3.3 仿真分析方法的验证
3.3.1 仿真模型
3.3.2 仿真结果
3.3.3 仿真结果与实验结果比较分析
3.4 本章小结
4 工况条件与织构形状对流体动压指尖密封性能的影响研究
4.1 引言
4.2 工况条件对密封性能的影响规律
4.2.1 转速对密封性能的影响规律
4.2.2 压差对密封性能的影响规律
4.3 表面织构的形状对密封性能的影响分析
4.3.1 三角形织构对密封性能的影响分析
4.3.2 正方形织构对密封性能的影响分析
4.3.3 圆形织构对密封性能的影响分析
4.3.4 矩形织构对密封性能的影响分析
4.4 表面织构尺寸对密封性能的影响规律
4.5 本章小结
5 人字槽形织构参数对流体动压指尖密封性能的影响研究
5.1 引言
5.2 人字槽形织构深度对密封性能的影响规律
5.3 人字槽形织构角度对密封性能的影响规律
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间主要研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]周向收敛与人字槽组合型指尖密封结构与性能分析[J]. 吕文洋,苏华. 机械科学与技术. 2015(11)
[2]增压器密封结构改进对漏油的影响研究[J]. 何洪,曹立峰,吴新涛,吉建波. 车用发动机. 2014(04)
[3]增压器压气机密封性能模拟与试验研究[J]. 束卫兵,李庆斌,杨迪,曹刚,闫海东. 车用发动机. 2013(04)
[4]指尖密封靴部结构对气动性能影响的分析[J]. 张海,郑群,岳国强. 工程热物理学报. 2012(12)
[5]表面织构靴底流体动压指尖密封的性能分析[J]. 郎达学,苏华. 航空学报. 2012(08)
[6]圆柱形微凹坑表面织构对流体动压润滑性能的影响[J]. 于海武,王晓雷,孙造,袁思欢. 南京航空航天大学学报. 2010(02)
[7]流体动压指尖密封的等效动力学分析[J]. 马晓林,陈国定,张延超. 机械科学与技术. 2008(11)
[8]基于等效模型的流体动压指尖密封动力学及泄漏量分析[J]. 马晓林,陈国定. 航空学报. 2008(05)
[9]动压型指尖密封泄漏特性的分析[J]. 李国见,李建华,陈国定,苏华. 科学技术与工程. 2007(13)
[10]高转速对直通型篦齿封严特性影响的试验研究[J]. 王鹏飞,刘玉芳,郭文,李江海,刘波. 燃气涡轮试验与研究. 2007(02)
博士论文
[1]基于流体动压润滑效应的表面织构优化设计[D]. 于海武.南京航空航天大学 2012
硕士论文
[1]考虑表面流动效应的流体动压指尖密封性能研究[D]. 杜鹏飞.西安理工大学 2018
[2]动压型指尖密封的设计与仿真分析[D]. 李国见.西北工业大学 2007
本文编号：3728540
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 研究现状
1.2.1 流体动压指尖密封的研究现状
1.2.2 表面织构技术的研究现状
1.2.3 研究现状总结
1.3 本文主要研究内容
2 流体动压指尖密封的流固耦合仿真分析方法
2.1 引言
2.2 动压型指尖密封的结构特点及工作原理
2.2.1 结构特点
2.2.2 工作原理
2.3 有限元分析模型的建立
2.3.1 固体域模型的建立
2.3.2 流体域模型的建立
2.4 流固耦合分析流程
2.4.1 固体域分析
2.4.2 流体域分析
2.5 网格无关性分析
2.6 本章小结
3 仿真分析方法的验证
3.1 引言
3.2 人字槽流体动压指尖密封性能实验结果
3.2.1 实验件制备
3.2.2 实验台设备
3.2.3 实验方法
3.2.4 实验结果
3.3 仿真分析方法的验证
3.3.1 仿真模型
3.3.2 仿真结果
3.3.3 仿真结果与实验结果比较分析
3.4 本章小结
4 工况条件与织构形状对流体动压指尖密封性能的影响研究
4.1 引言
4.2 工况条件对密封性能的影响规律
4.2.1 转速对密封性能的影响规律
4.2.2 压差对密封性能的影响规律
4.3 表面织构的形状对密封性能的影响分析
4.3.1 三角形织构对密封性能的影响分析
4.3.2 正方形织构对密封性能的影响分析
4.3.3 圆形织构对密封性能的影响分析
4.3.4 矩形织构对密封性能的影响分析
4.4 表面织构尺寸对密封性能的影响规律
4.5 本章小结
5 人字槽形织构参数对流体动压指尖密封性能的影响研究
5.1 引言
5.2 人字槽形织构深度对密封性能的影响规律
5.3 人字槽形织构角度对密封性能的影响规律
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间主要研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]周向收敛与人字槽组合型指尖密封结构与性能分析[J]. 吕文洋,苏华. 机械科学与技术. 2015(11)
[2]增压器密封结构改进对漏油的影响研究[J]. 何洪,曹立峰,吴新涛,吉建波. 车用发动机. 2014(04)
[3]增压器压气机密封性能模拟与试验研究[J]. 束卫兵,李庆斌,杨迪,曹刚,闫海东. 车用发动机. 2013(04)
[4]指尖密封靴部结构对气动性能影响的分析[J]. 张海,郑群,岳国强. 工程热物理学报. 2012(12)
[5]表面织构靴底流体动压指尖密封的性能分析[J]. 郎达学,苏华. 航空学报. 2012(08)
[6]圆柱形微凹坑表面织构对流体动压润滑性能的影响[J]. 于海武,王晓雷,孙造,袁思欢. 南京航空航天大学学报. 2010(02)
[7]流体动压指尖密封的等效动力学分析[J]. 马晓林,陈国定,张延超. 机械科学与技术. 2008(11)
[8]基于等效模型的流体动压指尖密封动力学及泄漏量分析[J]. 马晓林,陈国定. 航空学报. 2008(05)
[9]动压型指尖密封泄漏特性的分析[J]. 李国见,李建华,陈国定,苏华. 科学技术与工程. 2007(13)
[10]高转速对直通型篦齿封严特性影响的试验研究[J]. 王鹏飞,刘玉芳,郭文,李江海,刘波. 燃气涡轮试验与研究. 2007(02)
博士论文
[1]基于流体动压润滑效应的表面织构优化设计[D]. 于海武.南京航空航天大学 2012
硕士论文
[1]考虑表面流动效应的流体动压指尖密封性能研究[D]. 杜鹏飞.西安理工大学 2018
[2]动压型指尖密封的设计与仿真分析[D]. 李国见.西北工业大学 2007
本文编号：3728540
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