Abstract ：

针对某液氧涡轮泵离心轮前凸肩密封，提出了一种新型螺旋阻尼密封结构（静子面孔腔和转子面螺旋槽）。为研究离心轮凸肩密封进口高预旋影响，提出了能够同时模拟动密封进口压力场和速度场的“双进口边界”数值模型。采用液体（水工质）孔型阻尼密封和螺旋密封的泄漏量实验结果，验证了基于三维定常Navier-Stokes(RANS)方程的动密封稳态泄漏流动数值预测方法的有效性和准确性。对比研究了迷宫密封、孔型阻尼密封、双螺旋密封等三种传统动密封结构和新型螺旋阻尼密封在某液氧涡轮泵6种变负载运行工况（负载率φ= 23%，31%，54%，77%，100%，108%）、2种进口预旋比（λ= 0，0.75）下的泄漏特性。结...

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变工况适应性 螺旋阻尼密封 泄漏特性 液氧涡轮泵

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采用基于转子多频椭圆涡动模型的Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes (URANS)方程求解方法，研究了防旋板高度与第1个迷宫齿前缘高度相同时，防旋板高度对迷宫密封泄漏流动和转子动力特性系数的影响。计算分析了典型中等进口预旋条件下，无防旋板结构以及防旋板高度为1.85,3.7和7.4 mm时，密封泄漏量、气流周向速度与转子动力特性系数。研究结果表明：防旋板高度对密封泄漏量的影响可以忽略；当防旋板高度与第1个迷宫齿前缘高度相同时，存在最佳防旋板高度使得防旋板下游气流周向速度最低；防旋板高度增加能够降低进口腔室区域内周向压力波动，进而降低正切向气流激振力，...

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防旋板 迷宫密封 泄漏流动 转子动力特性系数

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为了探究结构参数和运行工况参数对迷宫-刷式密封泄漏流动和摩擦传热特性的影响规律，采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS)方程耦合有限元分析（FEA）的方法，数值研究了围栏高度h_b，前夹板与转子间隙h_f，转速n和压比R_p对迷宫-刷式密封泄漏流动、温度分布以及转子热应力的作用规律。研究结果表明：刷丝束与转子的摩擦生热使得泄漏流量显著降低；R_p和h_b对接触式迷宫-刷式密封封严性能有着决定性作用。R_p和n升高使得摩擦热流密度和转子最高温升显著增大。h_b增大使得摩擦热流密度和转子最高温升先增大后减小；h_f增大使得摩擦热流密度先略微增大后...

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迷宫-刷式密封 摩擦传热 热应力 数值模拟 泄漏流动

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针对某液氧涡轮泵离心轮前凸肩密封，提出了一种新型螺旋阻尼密封结构(静子面孔腔和转子面螺旋槽)。为研究离心轮凸肩密封进口高预旋影响，提出了能够同时模拟动密封进口压力场和速度场的“双进口边界”数值模型。采用液体(水工质)孔型阻尼密封和螺旋密封的泄漏量实验结果，验证了基于三维定常Navier-Stokes(RANS)方程的动密封稳态泄漏流动数值预测方法的有效性和准确性。对比研究了迷宫密封、孔型阻尼密封、双螺旋密封等3种传统动密封结构和新型螺旋阻尼密封在某液氧涡轮泵6种变负载运行工况(负载率?为23%、31%、54%、77%、100%、108%)、2种进口预旋比(λ为0、0.75)下的泄漏特性。结果表...

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变工况适应性 螺旋阻尼密封 泄漏特性 液氧涡轮泵

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针对超临界二氧化碳（SCO_2）旋转机械面临的严重泄漏、气流激振引发转子失稳等问题，以美国通用电气公司10MWe SCO_2循环中高压涡轮的轴端密封为研究对象，设计了螺旋角15°和30°的螺旋槽、T型槽和ST型槽的四种槽型结构的干气密封。采用基于动网格技术和非定常CFD数值方法的微尺度摄动模型，研究了在实验边界条件下干气密封的稳态性能及在轴向简谐微扰动下SCO_2涡轮轴端干气密封的非稳态动力学特性。对比分析了3种动压槽深度、2种动压槽角度下的干气密封泄漏量、静态气膜刚度、动态气膜刚度和阻尼系数。研究表明：四种槽型均满足泄漏流量的设计要求。随着动压槽深度的增加，干气密封开启力与泄漏流量均增大。S...

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动力特性 动网格技术 干气密封 涡轮 简谐微扰动 泄漏流动 压气机

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为了获取高性能的燃气涡轮动叶叶顶结构和气膜冷却布局，采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS)方程和标准k-ω湍流模型的方法研究了涡轮动叶部分吸力侧肩壁的凹槽状叶顶气热和冷却性能。数值模拟得到的动叶平叶顶传热系数与实验数据吻合良好，验证了数值方法的准确性。对比0.95吹风比时动叶凹槽状叶顶沿中弧线和近压力侧布置的2种气膜冷却布局的叶顶泄漏流动形态、传热系数和气膜冷却有效度，指出近压力侧的气膜冷却布局B的总压损失大于沿中弧线的气膜冷却布局A；但近压力侧的气膜冷却布局B具有更好的冷却效果。基于近压力侧气膜冷却布局的凹槽状叶顶结构，通过切除尾缘处不同...

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凹槽状叶顶 涡轮动叶 气膜冷却 气热性能 吸力侧肩壁

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为精确分析口环间隙泄漏特性及泄漏流动对液氧泵内流场的影响，本文基于SST k-ω湍流模型与High Resolution算法，对某涡轮氧泵进行了全尺寸整场数值模拟，研究了不同流量工况下热力学效应对液氧泵外特性、口环间隙泄漏量及空化特性的影响。研究结果表明，在额定工况点附近，Б.B.奥夫相尼科夫公式预测口环间隙泄漏特性相对准确，偏流量工况下各经验公式预测精度下降；等体积流量下，工质为液氧时泵效率较常温水介质高4%,口环间隙泄漏量大于水介质下，且泄漏量差值与流量相关；等温条件下，介质温度对口环间隙泄漏量影响较小，额定工况下高温液氧泄漏损失较大；考虑热力学效应后，泵腔口环间隙内的温升随流量减小而增大...

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涡轮氧泵 口环间隙 热力学效应

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采用基于非线性Darcian多孔介质模型三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)和SST紊流模型的泄漏流动数值方法对比研究了动叶叶顶迷宫密封和刷式密封的1.5级汽轮机高压缸透平级的气动性能.数值预测实验测量的刷式密封泄漏量与实验数据吻合一致,验证了数值方法的可靠性。详细分析了动叶叶顶迷宫和刷式密封两种结构对1.5级透平级叶顶间隙泄漏特性和气动性能参数的影响特性.结果表明:在相同工况下,相比于叶顶迷宫密封结构,叶顶刷式密封可使透平级级效率提高0.15%,叶顶间隙泄漏量降低30.74%。叶顶刷式密封和迷宫密封结构对透平级反动度和动叶出口气流角的影响基本相同.叶...

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气动性能 数值模拟 刷式密封 透平级 泄漏特性

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针对150kW超临界二氧化碳（SCO_(2)）简单布雷顿循环，设计了60000 r/min转速的离心压气机。由于SCO_(2)在临界点附近物性的剧烈变化，物性表的精度直接影响SCO_(2)压气机气动性能数值预测的稳定性和准确性。验证了400×400精度的SCO_(2)物性表能够获得可靠的SCO_(2)离心压气机气动性能。采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS)和k-湍流模型的方法研究了所设计的SCO_(2)离心压气机设计工况和变工况气动性能，详细分析了离心叶轮间隙泄漏流动特性。结果表明：所设计的SCO_(2)离心压气机设计工况考虑间隙泄漏损失...

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超临界二氧化碳 间隙泄漏流动 离心压气机 气动设计 数值模拟

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为了获得低压涡轮动叶叶顶间隙泄漏流动特性,采用数值方法研究带冠动叶叶顶间隙对低压涡轮级气动性能的影响。对试验测量的扇形带冠叶顶叶栅气动性能进行数值计算,得到的叶栅总压恢复系数与试验数据吻合良好,验证了数值方法的可靠性。对没有间隙和3种动叶叶顶间隙条件下低压涡轮级的气动性能和动叶叶顶间隙泄漏流动特性进行对比分析。结果表明:带冠动叶叶顶间隙增大导致转子叶尖的出口气流角增大和叶顶间隙泄漏量增加;涡轮级气动效率降低和叶顶间隙泄漏量增加与带冠动叶叶顶间隙增大呈近似线性变化;在相同叶顶间隙条件下,出口马赫数对叶顶间隙泄漏量的影响较小;随着涡轮级出口马赫数的提高,出口气流角度减小。

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带冠动叶叶顶 低压涡轮级 航空发动机 气动性能 试验测量 数值模拟 泄漏流动

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