论文迷宫密封结构对泄漏量和轴系临界转速影响分析是关于对不知道怎么写临界转速论文范文课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文传动轴临界转速公式论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料下载。
摘 要： 运用数值方法对转子轴承密封系统动力学模型求解,对3种密封间隙、8种密封直径、8种压差、8种入口损失率和21种密封长度对泄漏量和临界转速的影响进行研究；通过密封结构对轴系临界转速影响规律进行研究,对 析了有、无密封力作用下转子轴承密封系统对临界转速影响.研究结果表明：通过和DYNLAB程序、TASCFlow程序的结果对 析,该数学模型能较好的模拟计算泄漏量和转子系统临界转速；通过对泄漏量影响规律研究,得出泄漏量随着密封间隙、密封直径和密封长度做增大而增大,泄漏量随压差和入口损失率的增大而减小.通过对临界转速影响规律研究,得到考虑密封会提高临界转速,密封长度的变化对临界转速的影响最大、密封间隙的变化对临界转速影响最小.关键词： 迷宫密封； 动力学模型； 转子轴承密封系统； 泄漏量； 临界转速
中图分类号：V231.9文献标识码： A文章编号： 10044523（2013）06082308
引言
随着高性能、大容量的旋转机械（汽轮机、航空发动机和离心压缩机等）的广泛应用,密封流体参数（流体密度、流速、压差、温度等）的不断增加,导致气流对旋转转子的作用力增大,从而对轴承转子密封系统的动力学特性和稳定性产生影响,产生密封力同时对转子的振动产生影响,有时会引起转子系统的自激振动.以往研究密封产生的密封力小于轴承油膜力流固耦合的影响,但是随着流体参数不断增加、密封的长度和齿数不断增加,密封的结构对泄漏量、临界转速、动力学特性以及轴系的稳定性起着重要作用[1].最早提出密封力模型是美国的Thomas和Alford,但模型忽略了气流周向速度,而周向速度是产生交叉力的主要因素[2,3].Black采用短轴承理论,给出了密封动力学系数的计算公式[4].Child采用Hirs紊流方程,用摄动法求解密封动力学系数[5].美国的R.G Kirk教授采用商用流体动力学软件CFXTASCflow和独立编写DYNLAB软件对三维偏心涡动迷宫密封转子系统流场进行分析[6,7],计算了泄漏量、密封内压力分布以及流体作用在转子的密封力,并且分析了密封结构参数对密封动力学特性影响因素进行研究.哈尔滨工业大学何立东建立了迷宫密封转子试验台[8],对 析了不同转速、不同间隙下的迷宫密封和蜂窝密封泄漏量特性,得出迷宫密封比蜂窝密封封严特性效果好.本文通过CFD算法和数值算法,对不同密封间隙、密封直径、密封长度、压差、入口损失率下的泄漏量和临界转速影响因素进行研究,以及对比是否考虑密封对轴系临界转速影响进行分析研究,为抑制密封流体激振的发生提供参考.
1计算模型
迷宫密封三维建模如图1所示,图1（a）为整体三维模型,图中 为转子部分,蓝色为静子部分；从图1（b）可以看到高压蒸汽从密封左侧进入,从右侧出口流出.图2为迷宫密封的压力分布图,从图中可以看到颜色变化依次为红、黄、绿、蓝,压力从左到右逐渐降低.图3迷宫密封流线分布图,从图中可以看到当气体流入密封腔中会产生涡流,墙壁和涡流耦合作用会使得压力降低,从而减小气体泄漏损失.图4是密封结构图,其具体状态参数如表1所示、结构参数如表2所示.
2迷宫密封非线性动力学参数模型
单控制体模型忽略了轴向速度,假设轴向速度和周向速度相等,并将每个密封腔作为单独的控制体对密封腔流场进行分析,事实上密封腔主流区和漩涡区内的流场差别比较大的.双控制体模型正是考虑这一缺点而提出来的,它分为对主流区和漩涡区分别进行建模,同时考虑了径向速度和周向速度,如图5所示.
4泄漏量和轴系临界转速影响分析研究〖2〗4.1密封结构对泄漏量影响研究图7和8是3种密封间隙、8种密封直径、8种密封长度对泄漏量的影响分析研究[10],从图中可以看到随着密封间隙的增大泄漏量增大、随着密封直径的增大泄漏量增大、随着密封长度的增大泄漏量减少.图9和10是8种压差、8种入口损失率对泄漏量的影响分析研究,从图中可以看到随着压差的增大泄漏量减少、随着入口损失率的增大泄漏量减小.
表4是不同密封结构对泄漏量影响率分析,从图中可以看到密封间隙、压差、密封直径对泄漏量的影响较大,分别为66.73%,66.29%和58.33%；密封长度和入口损失率对泄漏量影响较小,分别为15.35%和9.78%.对于密封系统,随着密封直径增大整个密封转子的结构都会随着增大,此方法对减小泄漏量难度较大；而减小密封间隙和压差会使得泄漏量迅速降低,并且在实际中容易操作,是减小泄漏量的更合适方法.
为了进一步对临界转速进行研究[11],本文对3种密封间隙、8种密封直径、21种密封长度对临界转速的影响进行分析.图15和16对密封间隙对临界转速的影响进行研究,表5是密封结构对临界转速的影响分析.随着密封间隙从0.3增大到0.7 mm,临界转速从2 378 r/min降低到2 250 r/min,1阶、2阶和3阶临界转速影响率分别为1.18%,0.65%和0.02%.密封直径对临界转速影响如图15所示,随着密封直径从250增大到600 mm,1阶和2阶临界转速增大、3阶临界转速降低,其临界转速影响率分别为3.87%,0.38%和0.04%.密封长度对临界转速影响如图16所示,随着密封长度从5增大到200 mm,临界转速出现一个拐点,先增大顶点后迅速降低,密封长度对3阶临界转速的影响率分别为8.41%,4.59%和0.15%.从表6可以看出,密封长度对临界转速的影响最大、密封间隙对临界转速影响最小,密封结构对临界转速的影响随着转速的变大而变小.
5结论
本文建立转子轴承密封系统动力学模型,计算了不同密封间隙、密封长度、密封直径、压差和入口损失率对泄漏量的影响分析研究；并对 析未加入密封力和加入密封力两种情况下,轴系的临界转速变化情况进行对比研究；在考虑密封的情况下,计算了不同密封间隙、密封直径、密封长度对临界转速的影响进行分析；并对不同密封结构下泄漏量影响率和临界转速影响率进行分析,得到以下结论：
总结:该文是关于临界转速论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
参考文献：
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