894 / 2022-07-08 14:33:41

箔片端面气膜密封流场分析与稳、动态性能研究

随着石化、能源及航空航天等领域的透平机械向超高速、高温等方向发展，以气体作为润滑介质的非接触式干气密封在此极端工况下极易出现刚性端面碰磨、撞碎，而具有柔性端面的箔片端面气膜密封，以其抗冲击、耐高温及自适应强等优点对改善上述难题具有重大应用前景。为探究箔片端面气膜密封运行机理及其在超高速、强振动工况下的稳、动态性能表现，通过建立箔片端面气膜密封的气弹耦合润滑与性能预测模型，分析端面膜压-变形-膜厚的协同关系与其对端面流场的作用规律，研究稳定工况下的密封开启、控漏、维稳性能与轴系激振下的气膜动态抗扰能力。结果表明：超高速、低压工况下，密封能够在保证优异控漏性能的同时提供足够的开启力与气膜刚度，柔性箔片结构的自适应变形特点对阻碍高压介质的径向泄漏和维持密封性能稳定具有显著作用。在高转速、高频轴系激振下，气膜动态主刚度和阻尼的动态互补变化以及交叉刚度和阻尼的有效抑制，使其能够维持密封动态运行稳定性并遏抑气膜失稳，且润滑介质压力的提升一定程度上对加强密封提稳、抗振性能具有积极意义。