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水蒸汽参数对密封动静特性的影响

何文强 郑志豪 张万福

何文强, 郑志豪, 张万福. 水蒸汽参数对密封动静特性的影响[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(5): 126-131. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.05.016
引用本文: 何文强, 郑志豪, 张万福. 水蒸汽参数对密封动静特性的影响[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(5): 126-131. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.05.016
HE Wenqiang, ZHENG Zhihao, ZHANG Wanfu. Influence of steam parameters on static and dynamic characteristics of labyrinth seal[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(5): 126-131. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.05.016
Citation: HE Wenqiang, ZHENG Zhihao, ZHANG Wanfu. Influence of steam parameters on static and dynamic characteristics of labyrinth seal[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(5): 126-131. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.05.016

水蒸汽参数对密封动静特性的影响

doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.05.016
基金项目: 

国家自然科学基金青年科学基金资助项目 11402148

详细信息
    作者简介:

    郑志豪, 女, 1990年生, 硕士, 助理工程师

    张万福, 男, 1986年生, 博士, 讲师

    通信作者:

    何文强(通信作者), 男, 1990年生, 硕士, 助理工程师

  • 中图分类号: U664.1

Influence of steam parameters on static and dynamic characteristics of labyrinth seal

知识共享许可协议
水蒸汽参数对密封动静特性的影响何文强,等创作,采用知识共享署名4.0国际许可协议进行许可。
  • 摘要:   目的  为了研究工质参数对透平机械中密封动静特性的影响,  方法  建立梳齿密封三维数值模型,分别以空气和水蒸汽为工质,应用计算流体力学(CFD)方法和旋转坐标系方法分析不同水蒸汽参数对密封泄漏性能和动力特性系数的影响。  结果  结果表明:工质为空气和水蒸汽时,密封的泄漏特性区别很大,其流体激振力与涡动速度分别呈线性和二次非线性的变化关系。当水蒸汽温度增加时,密封动力特性系数的变化将导致系统的稳定性下降。  结论  因此工质参数对透平机械的系统稳定性具有重要意义,在实际应用中需要考虑工质参数对密封动静特性及转子系统的影响。
  • 图  梳齿密封二维模型

    Figure  1.  Two-dimensional model of the labyrinth seal

    图  旋转坐标系

    Figure  2.  Rotating frame

    图  气流力随涡动速度的变化(T=366.7 K,空气)

    Figure  3.  Fluid induced force versus whirl speed(T=366.7 K, Air)

    图  气流力随涡动速度的变化(T=366.7 K,水蒸汽)

    Figure  4.  Fluid induced force versus whirl speed (T=366.7 K, steam)

    图  密封入口温度对动力特性系数的影响

    Figure  5.  Influence of seal inlet temperature on the dynamic characteristic coefficients

    图  密封入口温度对泄漏特性的影响(水蒸汽)

    Figure  6.  Influence of seal inlet temperature on the leakage characteristics(steam)

    表  CFD仿真模型的参数

    Table  1.  Parameters of CFD simulation model

    参数仿真值
    转子转速/(r·min-111 097
    入口压力/MPa3.447
    入口温度T/K366.7, 523, 549, 575, 601
    出口压力/MPa1.724
    工质空气(理想气体)、水蒸汽
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    表  密封泄漏量对比

    Table  2.  Comparison of seal leakage flowrate

    工质文献[19]仿真值本文仿真值
    空气1.081.094
    水蒸汽-6.54
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    表  动力特性系数对比

    Table  3.  Comparison of dynamic characteristic coefficients

    动力特性系数文献[19]仿真值本文仿真值
    空气空气水蒸汽
    K /(N·m-11.88×1064.59×1063.55×106
    k /(N·m-1-7.20×105-8.19×105-3.93×105
    C /(N·s·m-11.6×1031.56×1031.39×104
    c /(N·s·m-11.24×1031.27×1031.97×104
    M / kg--0.43815.78
    m / kg--0.653-11.89
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    表  不同水蒸汽温度的密封泄漏特性

    Table  4.  Seal leakage characteristics under different steam temperatures

    温度T/K泄漏量/(kg·s-1比容/(m3·kg-1运动粘度/(m2·s-1
    366.76.541.037×10-33.137×10-7
    4186.521.083×10-32.058×10-7
    4446.491.114×10-31.773×10-7
    4706.431.150×10-31.575×10-7
    4966.361.194×10-31.434×10-7
    5236.235.985 9×10-21.052 9×10-6
    5496.116.519×10-21.227×10-6
    5755.896.998 2×10-21.401 2×10-6
    6015.447.445 6×10-21.578 5×10-6
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-02-13
  • 网络出版日期:  2017-09-26
  • 刊出日期:  2017-10-01

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