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孔型参数对流体孔型密封泄漏特性和转子耗功的影响
被引量:
2
1
作者
方志
李志刚
李军
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第9期81-88,共8页
为评估孔型密封在液体透平机械动静间隙的封严效果,明确液体工质下孔型密封设计中关键几何参数孔深、孔径选取准则,采用基于动网格技术的网格自动生成方法和基于三维定常雷诺时均Navier-Stokes(RANS)方程的孔型密封泄漏流动数值计算方法...
为评估孔型密封在液体透平机械动静间隙的封严效果,明确液体工质下孔型密封设计中关键几何参数孔深、孔径选取准则,采用基于动网格技术的网格自动生成方法和基于三维定常雷诺时均Navier-Stokes(RANS)方程的孔型密封泄漏流动数值计算方法,研究了液体工质下孔型几何参数孔深、孔径对孔型密封泄漏特性和转子耗功的影响规律。计算分析了2种转速(2000,6000 r/min)、5种孔径(3,6,9,12,16 mm)下孔深在0.5~15 mm范围连续变化时,液体孔型密封的泄漏量、转子耗功以及孔腔流场结构,并与实验结果进行了对比。结果表明:所采用的数值方法能够准确预测液体孔型密封泄漏量;液体孔型密封泄漏量随转速增大而线性减小;深径比(孔深与孔径之比)对孔腔内涡系结构具有显著影响,是影响液体孔型密封泄漏量的关键参数;随孔深径比增加,液体孔型密封泄漏量先减小后增大;存在最佳孔深径比范围0.5~0.6,此时液体孔型密封泄漏量最小;不同孔径下,液体孔型密封转子耗功随孔深径比的增加而急剧减小。
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关键词
流体孔型密封
孔深
孔径
泄漏特性
转子耗功
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职称材料
液氢涡轮泵孔型阻尼密封设计与性能评估
被引量:
1
2
作者
李志刚
安阳
叶小强
《火箭推进》
CAS
2022年第2期105-116,共12页
针对某液氢涡轮泵级间迷宫密封流体激振诱发转子涡动失稳问题,开展了孔型阻尼密封方案设计及密封泄漏特性和转子动力特性评估研究。通过不同密封间隙、孔径和孔深等关键几何参数的组合,共设计液氢孔型阻尼密封方案25种。采用定常CFD(com...
针对某液氢涡轮泵级间迷宫密封流体激振诱发转子涡动失稳问题,开展了孔型阻尼密封方案设计及密封泄漏特性和转子动力特性评估研究。通过不同密封间隙、孔径和孔深等关键几何参数的组合,共设计液氢孔型阻尼密封方案25种。采用定常CFD(computational fluid dynamics)数值预测方法,计算分析了密封间隙、孔径和孔深对液氢孔型阻尼密封泄漏量的影响规律;采用基于多频单向转子涡动模型、动网格技术和转子动力特性系数频域识别方法的非定常CFD摄动数值预测方法,计算分析了孔径和孔深对液氢孔型阻尼密封转子动力特性系数的影响规律。研究表明:液氢孔型阻尼密封的孔深和孔径的比值(密封孔深径比H/D)存在一个临界值(H/D=0.5附近),此时密封泄漏量最小;H/D<0.5时,液氢孔型阻尼密封泄漏量对孔深变化不敏感(小于4.5%);较大孔径的液氢孔型阻尼密封具有更小的有效刚度;较小孔深的液氢孔型阻尼密封具有更小的有效刚度和更大的有效阻尼;综合考虑液氢孔型阻尼密封泄漏特性和转子动力特性,液氢孔型阻尼密封应选取较小间隙、较大孔径和最佳深径比以内(H/D<0.5)的较小孔深。
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关键词
液氢涡轮泵
孔型阻尼密封
转子多频涡动模型
非定常摄动数值方法
泄漏特性
转子动力特性
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职称材料
高压液氧涡轮泵孔型/蜂窝阻尼密封的设计
被引量:
6
3
作者
毛凯
李昌奂
+1 位作者
张聃
安康
《火箭推进》
CAS
2021年第2期47-53,共7页
针对某型火箭发动机高压液氧涡轮泵离心轮的前、后凸肩动密封,采用孔型/蜂窝阻尼密封代替原始迷宫密封方案,并对密封结构参数进行优化设计,旨在减小泵内动静间隙泄漏,提高泵容积效率。采用经水工质孔型密封泄漏量实验数据验证的,基于k-...
针对某型火箭发动机高压液氧涡轮泵离心轮的前、后凸肩动密封,采用孔型/蜂窝阻尼密封代替原始迷宫密封方案,并对密封结构参数进行优化设计,旨在减小泵内动静间隙泄漏,提高泵容积效率。采用经水工质孔型密封泄漏量实验数据验证的,基于k-ε湍流模型和三维定常Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程的液体孔型密封泄漏量数值计算方法,研究了孔深、孔径对液氧孔型阻尼密封、蜂窝阻尼密封泄漏特性的影响规律,并与迷宫密封的封严性能进行了比较。计算分析了孔径在0.3~2.0 mm范围内、孔深在0.1~2.0 mm范围内连续变化时孔型阻尼密封的泄漏量。结果表明:相同孔径和孔深下,孔型阻尼密封和蜂窝阻尼密封具有相近的封严性能,均优于迷宫密封;有限的密封轴向长度下,液氧孔型/蜂窝阻尼密封泄漏量随孔径的增大(轴向孔数目减小)先减小后增大,孔型/蜂窝阻尼密封最佳孔径为1.4 mm;不同孔径下,液氧孔型/蜂窝密封均存在最佳深径比0.5,泄漏量达到最小值;相比于原始迷宫密封方案,优化设计的孔型/蜂窝阻尼密封使液氧涡轮泵离心轮前、后凸肩动密封泄漏量分别减小了约19%和21%。
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关键词
液氧涡轮泵
孔型/蜂窝密封
优化设计
封严性能
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职称材料
液氧涡轮泵阻尼密封设计与动力学特性研究
被引量:
1
4
作者
靳志鸿
胡锦华
+1 位作者
李志刚
李军
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第9期43-53,61,共12页
为评估进口高预旋对动密封性能的影响,提出了能够同时模拟动密封进口压力场和速度场的“虚拟旁路边界”计算模型和动密封非定常流体激振数值预测方法。针对某型液氧涡轮泵离心叶轮前凸肩动密封,开展了迷宫、蜂窝和孔型阻尼密封方案设计...
为评估进口高预旋对动密封性能的影响,提出了能够同时模拟动密封进口压力场和速度场的“虚拟旁路边界”计算模型和动密封非定常流体激振数值预测方法。针对某型液氧涡轮泵离心叶轮前凸肩动密封,开展了迷宫、蜂窝和孔型阻尼密封方案设计、性能比较和深度变推力发动机涡轮泵密封动力学适应性研究,比较了液氧涡轮泵额定工况下3种动密封方案性能,计算分析了6种发动机推力负荷(10%~100%)、高进口预旋(预旋比为0.77)下孔型阻尼密封的泄漏量和转子动力特性系数。结果表明:在额定工况下,相比于迷宫密封,蜂窝和孔型阻尼密封具有更优的封严性能(泄漏流量分别减小了17.9%和17.5%)和动力学性能(同步频率下有效阻尼分别增大了180%和87%,穿越频率从661 Hz分别减小到了287 Hz和275 Hz);在发动机深度变推力工况下,孔型阻尼密封具有较大的同步频率有效阻尼;受高进口预旋的影响,有效阻尼的穿越频率随推力负荷的增大而显著增大(从50 Hz增大到430 Hz),减小了密封提供正阻尼的抑振频率区间;在大推力工况下,可通过在密封入口设置防旋板等止旋装置减小预旋、提高转子稳定性。
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关键词
液氧涡轮泵
孔型阻尼密封
泄漏特性
深度变推力工况
转子稳定性
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职称材料
题名
孔型参数对流体孔型密封泄漏特性和转子耗功的影响
被引量:
2
1
作者
方志
李志刚
李军
机构
西安交通大学能源与动力工程学院
先进航空发动机协同创新中心
出处
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第9期81-88,共8页
基金
国家重点研发计划资助项目(2017YFB0601804)
国家自然科学基金资助项目(51776152)。
文摘
为评估孔型密封在液体透平机械动静间隙的封严效果,明确液体工质下孔型密封设计中关键几何参数孔深、孔径选取准则,采用基于动网格技术的网格自动生成方法和基于三维定常雷诺时均Navier-Stokes(RANS)方程的孔型密封泄漏流动数值计算方法,研究了液体工质下孔型几何参数孔深、孔径对孔型密封泄漏特性和转子耗功的影响规律。计算分析了2种转速(2000,6000 r/min)、5种孔径(3,6,9,12,16 mm)下孔深在0.5~15 mm范围连续变化时,液体孔型密封的泄漏量、转子耗功以及孔腔流场结构,并与实验结果进行了对比。结果表明:所采用的数值方法能够准确预测液体孔型密封泄漏量;液体孔型密封泄漏量随转速增大而线性减小;深径比(孔深与孔径之比)对孔腔内涡系结构具有显著影响,是影响液体孔型密封泄漏量的关键参数;随孔深径比增加,液体孔型密封泄漏量先减小后增大;存在最佳孔深径比范围0.5~0.6,此时液体孔型密封泄漏量最小;不同孔径下,液体孔型密封转子耗功随孔深径比的增加而急剧减小。
关键词
流体孔型密封
孔深
孔径
泄漏特性
转子耗功
Keywords
liquid
hole
-
pattern
seal
hole
depth
hole
diameter
leakage
characteristics
rotor
power
loss
分类号
TK476 [动力工程及工程热物理—动力机械及工程]
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职称材料
题名
液氢涡轮泵孔型阻尼密封设计与性能评估
被引量:
1
2
作者
李志刚
安阳
叶小强
机构
西安交通大学能源与动力工程学院叶轮机械研究所
北京航天动力研究所
出处
《火箭推进》
CAS
2022年第2期105-116,共12页
基金
国家自然科学基金面上项目(51776152)。
文摘
针对某液氢涡轮泵级间迷宫密封流体激振诱发转子涡动失稳问题,开展了孔型阻尼密封方案设计及密封泄漏特性和转子动力特性评估研究。通过不同密封间隙、孔径和孔深等关键几何参数的组合,共设计液氢孔型阻尼密封方案25种。采用定常CFD(computational fluid dynamics)数值预测方法,计算分析了密封间隙、孔径和孔深对液氢孔型阻尼密封泄漏量的影响规律;采用基于多频单向转子涡动模型、动网格技术和转子动力特性系数频域识别方法的非定常CFD摄动数值预测方法,计算分析了孔径和孔深对液氢孔型阻尼密封转子动力特性系数的影响规律。研究表明:液氢孔型阻尼密封的孔深和孔径的比值(密封孔深径比H/D)存在一个临界值(H/D=0.5附近),此时密封泄漏量最小;H/D<0.5时,液氢孔型阻尼密封泄漏量对孔深变化不敏感(小于4.5%);较大孔径的液氢孔型阻尼密封具有更小的有效刚度;较小孔深的液氢孔型阻尼密封具有更小的有效刚度和更大的有效阻尼;综合考虑液氢孔型阻尼密封泄漏特性和转子动力特性,液氢孔型阻尼密封应选取较小间隙、较大孔径和最佳深径比以内(H/D<0.5)的较小孔深。
关键词
液氢涡轮泵
孔型阻尼密封
转子多频涡动模型
非定常摄动数值方法
泄漏特性
转子动力特性
Keywords
liquid
hydrogen
turbopump
hole
-
pattern
seal
multi-frequency
rotor
whirling
model
transient
CFD
perturbation
numerical
method
leakage
characteristics
rotordynamic
characteristics
分类号
V434.21 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
高压液氧涡轮泵孔型/蜂窝阻尼密封的设计
被引量:
6
3
作者
毛凯
李昌奂
张聃
安康
机构
西安航天动力研究所
出处
《火箭推进》
CAS
2021年第2期47-53,共7页
基金
国家重大基础研究项目(613321)。
文摘
针对某型火箭发动机高压液氧涡轮泵离心轮的前、后凸肩动密封,采用孔型/蜂窝阻尼密封代替原始迷宫密封方案,并对密封结构参数进行优化设计,旨在减小泵内动静间隙泄漏,提高泵容积效率。采用经水工质孔型密封泄漏量实验数据验证的,基于k-ε湍流模型和三维定常Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程的液体孔型密封泄漏量数值计算方法,研究了孔深、孔径对液氧孔型阻尼密封、蜂窝阻尼密封泄漏特性的影响规律,并与迷宫密封的封严性能进行了比较。计算分析了孔径在0.3~2.0 mm范围内、孔深在0.1~2.0 mm范围内连续变化时孔型阻尼密封的泄漏量。结果表明:相同孔径和孔深下,孔型阻尼密封和蜂窝阻尼密封具有相近的封严性能,均优于迷宫密封;有限的密封轴向长度下,液氧孔型/蜂窝阻尼密封泄漏量随孔径的增大(轴向孔数目减小)先减小后增大,孔型/蜂窝阻尼密封最佳孔径为1.4 mm;不同孔径下,液氧孔型/蜂窝密封均存在最佳深径比0.5,泄漏量达到最小值;相比于原始迷宫密封方案,优化设计的孔型/蜂窝阻尼密封使液氧涡轮泵离心轮前、后凸肩动密封泄漏量分别减小了约19%和21%。
关键词
液氧涡轮泵
孔型/蜂窝密封
优化设计
封严性能
Keywords
liquid
oxygen
turbopump
hole
-
pattern
/honeycomb
seal
optimization
design
seal
ing
performance
分类号
V434.21 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
液氧涡轮泵阻尼密封设计与动力学特性研究
被引量:
1
4
作者
靳志鸿
胡锦华
李志刚
李军
机构
西安交通大学能源与动力工程学院
西安航天动力研究所
出处
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第9期43-53,61,共12页
基金
国家自然科学基金资助项目(52176042)。
文摘
为评估进口高预旋对动密封性能的影响,提出了能够同时模拟动密封进口压力场和速度场的“虚拟旁路边界”计算模型和动密封非定常流体激振数值预测方法。针对某型液氧涡轮泵离心叶轮前凸肩动密封,开展了迷宫、蜂窝和孔型阻尼密封方案设计、性能比较和深度变推力发动机涡轮泵密封动力学适应性研究,比较了液氧涡轮泵额定工况下3种动密封方案性能,计算分析了6种发动机推力负荷(10%~100%)、高进口预旋(预旋比为0.77)下孔型阻尼密封的泄漏量和转子动力特性系数。结果表明:在额定工况下,相比于迷宫密封,蜂窝和孔型阻尼密封具有更优的封严性能(泄漏流量分别减小了17.9%和17.5%)和动力学性能(同步频率下有效阻尼分别增大了180%和87%,穿越频率从661 Hz分别减小到了287 Hz和275 Hz);在发动机深度变推力工况下,孔型阻尼密封具有较大的同步频率有效阻尼;受高进口预旋的影响,有效阻尼的穿越频率随推力负荷的增大而显著增大(从50 Hz增大到430 Hz),减小了密封提供正阻尼的抑振频率区间;在大推力工况下,可通过在密封入口设置防旋板等止旋装置减小预旋、提高转子稳定性。
关键词
液氧涡轮泵
孔型阻尼密封
泄漏特性
深度变推力工况
转子稳定性
Keywords
liquid
oxygen
turbopump
hole
-
pattern
damper
seal
leakage
characteristics
deep
variable
thrust
conditions
rotor
stability
分类号
TK49 [动力工程及工程热物理—动力机械及工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
孔型参数对流体孔型密封泄漏特性和转子耗功的影响
方志
李志刚
李军
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
2
下载PDF
职称材料
2
液氢涡轮泵孔型阻尼密封设计与性能评估
李志刚
安阳
叶小强
《火箭推进》
CAS
2022
1
下载PDF
职称材料
3
高压液氧涡轮泵孔型/蜂窝阻尼密封的设计
毛凯
李昌奂
张聃
安康
《火箭推进》
CAS
2021
6
下载PDF
职称材料
4
液氧涡轮泵阻尼密封设计与动力学特性研究
靳志鸿
胡锦华
李志刚
李军
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
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职称材料
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