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篦齿封严气弹稳定性影响因素研究

理论分析了篦齿封严结构动力学与气弹稳定性判定公式，建立了篦齿封严气弹稳定性数值求解模型，验证了该数值方法的准确性，在此基础上,通过控制变量研究了篦齿环齿间距、壁厚以及转速对篦齿封严固有频率与气弹稳定性的影响规律，揭示了篦齿封严气弹失稳机理。研究表明：齿间距、壁厚以及转速对固有频率的影响随着节径数的增加而增大，对前三阶固有频率影响不大；较高的固有频率可以有效提高篦齿封严气弹稳定性；低节径更易失稳，并且通过改变结构参数更容易影响低节径的气弹稳定性；篦齿封严齿间距的增加通过增加封严长度，进而引起径向对数变形率的增加。当齿间距增加3mm时，内篦齿径向对数变形率最大升高5.264%，外篦齿径向对数变形率最大升高3.726%，不利于篦齿封严的气弹稳定性；篦齿封严壁厚的增加通过增加薄壁结构篦齿环的结构刚度，继而引起径向对数变形率的降低。当壁厚增加1.2mm时，内篦齿径向对数变形率最大降低2.973%，外篦齿径向对数变形率最大降低3.465%，并且可以有效的改善气弹失稳情况；高转速会引起篦齿环固有频率较明显的增加，对气弹稳定性影响较小。