【好文分享】西安交通大学宋鹏飞、李军等：基于刷丝束叉排管束模型的透平机械刷式密封泄漏流动特性和封严机理研究
学术
科技
2024-12-03 16:35
浙江
基于刷丝束叉排管束模型的透平机械刷式密封泄漏流动特性和封严机理研究
宋鹏飞1, 屈杰1,2,3, 高庆2,3, 李志刚1, 李军1
1.西安交通大学叶轮机械研究所，陕西省 西安市 710049
2.西安热工研究院有限公司，陕西省 西安市 710054
3.高效灵活煤电及碳捕集利用封存全国重点实验室，北京市 昌平区 102206
【目的】为获得刷式密封的精细化泄漏流动特性，并揭示其封严机理，建立基于刷丝束叉排管束模型的刷式密封泄漏流动特性数学模型。【方法】数值求解三维雷诺平均纳维-斯托克斯(Reynolds-averaged Navier-Stokes，RANS)方程和剪切应力输运(shear stress transport，SST) k-ω湍流模型，研究刷式密封泄漏量和刷丝束间隙的流动特性。数值模拟获得的泄漏量和压力分布与实验数据吻合一致，验证了数值方法的可靠性。获得了4种压比和转速下的刷式密封泄漏量和刷丝束间的泄漏流动曲线。【结果】 随着进出口总静压比的增大，刷丝束内部开始出现细小漩涡并逐渐发展，对泄漏流的阻碍作用变大，刷式密封泄漏量增大的趋势逐渐减缓，最后一排刷丝承受的压差占比从13.1%增加至26.3%。【结论】在所研究的转速范围内，转速对刷式密封的泄漏量的影响可以忽略。压比不同时，泄漏流在末排刷丝与后夹板间隙处的径向流动与围栏高度处轴向流动强度存在差异，导致后夹板下方涡系结构不同，通过刷丝束间精细化泄漏流动分析，揭示了刷式密封的封严机理。研究结果可为三维叉排管束模型在刷式密封泄漏流动研究中的应用提供参考。关键词：透平机械，刷式密封，刷丝束，叉排管束模型，泄露流动，密封机理
宋鹏飞(1998)，男，博士研究生，研究方向为透平机械刷式密封技术，307836984@qq.com;
李军(1971)，男，博士，教授，研究方向为透平机械密封技术、气动热力学与传热冷却、超临界CO2透平技术，本文通信作者，junli@mail.xjtu.edu.cn。基金项目
国家自然科学基金重点项目(52376029)引文信息
宋鹏飞, 屈杰, 高庆, 等. 基于刷丝束叉排管束模型的透平机械刷式密封泄漏流动特性和封严机理研究[J]. 发电技术, 2024, 45(5): 826-837.
SONG Pengfei, QU Jie, GAO Qing, et al. Investigations on the Leakage Flow Characteristics and Sealing Mechanism of Turbomachinery Brush Seals Using Bristle Pack Staggered Tube Bundle Model[J]. Power Generation Technology, 2024, 45(5): 826-837.
责编：辛培裕
审核：车德竞
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