迷宫密封流场的计算

机械设计制造及其自动化论文，论文编号:JX1210  论文字数:16039.页数:45

摘    要
 迷宫密封是一种非接触式动密封，它具有无固相摩擦、不需润滑、能耗少等特点，在涡轮机械中广泛应用。但迷宫密封的使用往往会使高速旋转机械产生气流激振问题，出现动噪声大、磨损等问题，严重时甚至会使整个机组失效。因此通过迷宫密封腔内流场和压力场的数值计算，分析探讨迷宫密封失稳机理及其各种影响因素，是很有意义的，也有着良好的工程应用前景。
 流体在迷宫密封内的流动过程，遵循流体流动的所有控制方程。本文以平滑迷宫密封为研究对象，应用FLUENT软件对迷宫密封腔内可压缩气体流场进行模拟和分析。所以主要应完成以下工作：
 建立迷宫密封内流场分析的有限元模型，划分网格与设置边界条件；应用FLUENT软件分别对压比、密封齿顶间隙等因素的影响进行了分析计算。

关键词：迷宫密封 FLUENT 有限元模型 泄漏量

Abstract
 Labyrinth seal is a kind of untouched dynamical seal which is commonly used in turbo-machinery to reduce the leakage loss. It is a well known problem that seals induce fluid forces on the rotor which can excite rotor vibrations and thereby destabilize the machine. So it is vital important to simulate the gas flow and pressure distribution inside labyrinth seal in order to deeply study the destabilization mechanism and the influence factors.
 The flow inside labyrinth seal obeys all the conservation equations of fluid flow for mass, momentum and energy. So the commercial CFD software Fluent was used to simulate and analysis the compressible gas flow inside the seal for the see-through labyrinth seal. So the total works in this paper are as follows:
 The finite element model for the flow inside labyrinth seal was established, division grid and establishes the boundary condition; mass flow rate under the condition of various different pressure ratio and tooth clearance was calculated by Fluent.

Keywords: Labyrinth seal   FLUENT   Finite element model   Leakage

目    录
摘    要 I
Abstract II
目    录 III
第一章 绪论 1
1.1 本文研究的目的和意义 1
1.2 迷宫密封转子系统研究现状 2
1.2.1 迷宫密封工作机理 2
1.2.2 迷宫密封流体激振机理 2
1.2.3迷宫密封激振力模型 3
1.2.4 迷宫密封泄漏量的估算 4
1.2.5 迷宫密封流场的研究现状 4
1.2.6迷宫密封试验研究 5
1.3 FLUENT软件简介 5
1.3.1 计算流体力学与FLUENT概括 5
1.3.2为什么选用FLUENT 8
1.4论文研究的主要内容 9
第二章 迷宫密封有限元模型的建立与应用FLUNET软件设置 10
2.1 有限元模型的建立 10
2.1.1 建模 10
2.1.2 划分网格 18
2.1.3设置参数 22
2.2 FLUNET的计算前设置 24
第三章 迷宫密封气体流场分析 31
3.1 迷宫密封残差图的分析 31
3.2 轴向截面速度压力分析 32
3.3 轴向压力分析 34
3.4 作用在转子上的气体力的分析 35
3.5 泄漏量的分析 37
3.6 本章小结 38
第四章 总结与展望 39
4.1 总结 39
4.2 展望 39
参考文献 40
致     谢 41