新型转子含叶栅的迷宫密封流场特性数值研究

摘要

针对传统迷宫密封泄漏量较大的问题,借鉴叶栅吹风效应,提出了一种新型转子含叶栅的迷宫密封结构。分析了新型密封结构的工作原理,建立了三维传统密封与新型密封数值求解模型。在验证求解模型准确的基础上,研究了转子转动方向、转速和压比等因素对传统密封与新型密封泄漏量的影响规律,分析了传统密封与新型密封的流场特性与泄漏特性,揭示了新型密封的封严机理。研究结果表明,传统迷宫密封在转子正反转的不同状态下泄漏量保持不变,而新型迷宫密封的泄漏量在转子正转时相较于转子不转下降了6%。在转子反转时相较于转子不转增加了6%;在转速低于5000r/min时,随着转子转速的增加,传统迷宫密封的泄漏量几乎不变,而新型迷宫密封的泄漏量下降了10%~15%;在转速高于5000r/min时,随着转子转速的增加,传统迷宫密封的泄漏量下降了2%~5%,新型迷宫密封的泄漏量下降了15%~25%。随着压比的增加,传统迷宫密封和新型迷宫密封的泄漏量都增大,但新型迷宫密封的泄漏量相对于传统迷宫密封下降了15%以上。与传统迷宫密封相比,新型迷宫密封由于转子上含有叶栅,导致转子转动时会在叶栅上形成高低压区,从而形成一股与泄漏气体方向相反的气流,起到增加阻力抑制泄漏的作用。提出的新型密封结构的封严特性优于传统迷宫密封。