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基于流固耦合的双靴互嵌式指尖密封动态性能分析

       指尖密封是继刷式密封之后发展起来的一种新型柔性气体密封技术，为解决在高速高压工况下密封的磨损和寿命问题，提出一种具有双梁、双靴互嵌式非接触指尖密封新结构，在高速运转状态下转子不可避免会产生径向跳动，从而影响密封的跟随性和封严性能。建立了密封系统动态性能流固耦合数值分析模型，对转子施加正弦激励，分别研究了转速、压差以及转子激励幅值对双靴互嵌式非接触指尖密封的气膜间隙、动态泄漏以及气膜承载力的影响，并与典型单靴式指尖密封结构进行了对比。结果表明，双靴互嵌式指尖密封在动态位移激励条件下具有自适应能力，在低速低压工况下，密封靴对不同幅值转子激励的跟随性均良好，动态性能幅值均随激励幅值增大而增大；高速高压工况时，密封靴的跟随性有所降低，动态性能只在转子向上跳动阶段随激励幅值改变有明显变化。密封靴底部与转子形成的气膜间隙为主要泄漏通道，气膜承载力变化也体现在气膜处。在高速高压工况下，由于U型腔内高压气体作用，使气膜间隙减小，流体动压效果增强，气膜承载力明显提升，且在转子向上跳动阶段泄漏率随激励幅值增大而明显减小。与典型单靴式流体静动压式指尖密封相比，双靴互嵌式指尖密封泄漏因子平均降低约25%。本文工作为设计满足高工况的非接触式指尖密封提供新思路。