基于CFD的迷宫密封流场计算

机械设计制造及其自动化论文，论文编号:JX1154  论文字数:14016.页数:32

 摘要
   迷宫密封作为工业上常见的一种非接触式密封，具有结构简单、对各种工业介质适应性强、使用寿命长等特点。主要应用于离心压缩机、透平膨胀机、汽轮机等机械中。随着叶轮机械向高性能和大容量方向发展，密封气流激振成为威胁机组安全运行的主要因素之一。本文应用CFD软件Fluent对迷宫密封气流激振力以及密封转子动力特性系数进行研究。
 建立起迷宫密封三维有限元模型，对边界条件的选取进行分析。针对网格划分，研究了网格数的选取和计算结果的关系。将计算得到的泄漏量与经验公式计算结果比较，结果表明模拟结果和经验公式计算结果比较吻合。
 最后，基于前面的研究，研究影响动力特性和泄漏量的因素。
 
关键词： 迷宫密封 Fluent 气流激振力 动力特性系数

Abstract
 As one of the common non-contact seals used in the industry, labyrinth seal has the distinguishing features of simple configuration, strong applicability for multifarious industrial medium and long service life. It''s widely used in revolving compressor and turbo-machinery. However with the development of turbo-machinery towards high performance and huge capacity, gas excitation vibration within the labyrinth seal becomes the main reason threatening the safe operating of machinery sets. This paper applied the CFD software FLUENT to study the forces resulted from gas exciting vibration and the dynamic coefficients of labyrinth seals.
 Three-dimensional finite element model of labyrinth seal was established, the selection of boundary conditions in this model was analysed. Meanwhile the fluence of grid units to the simulating results was studied. The leakage computed from the simulation and from experiential formulas were compared and showed similar results.
 
Keywords: Labyrinth seal  FLUENT  Gas excitation force  Dynamic coefficients

目   录
摘要…………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract……………………………………………………………………………Ⅱ
目录…………………………………………………………………………………Ⅲ
  绪论………………………………………………………………………1
 1.1迷宫密封简介……………………………………………………………1
1.2迷宫密封研究……………………………………………………………1
  1.2.1基础理论……………………………………………………………1
  1.2.2数值研究进展………………………………………………………2
1.3课题背景…………………………………………………………………3
1.4为什么选用Flunet…………………………………………………… 4
第二章  GAMBIT建模过程与FLUENT计算设置过程……………………………5
     2.1 GAMBIT建模过程……………………………………………………… 5
      2.1.1建密封结构三维模型………………………………………………5
 2.1.2网格划分……………………………………………………………8
 2.1.3边界设置……………………………………………………………11
 2.2迷宫密封流场的计算……………………………………………………11
   2.2.1使用网格……………………………………………………………11
 2.2.2求解器与运算环境…………………………………………………11
 2.2.3确定计算模型………………………………………………………12
 2.2.4设置边界条件………………………………………………………12
 2.2.5设置求解控制参数与迭代…………………………………………12
 2.3本章小结…………………………………………………………………13
第三章  计算结果的后处理与分析………………………………………………14
 3.1迷宫密封压力流场基本分析……………………………………………14
 3.2网格相关性研究…………………………………………………………16
   3.2.1泄漏量的校核经验公式选用………………………………………16
   3.2.2网格相关性分析……………………………………………………18
 3.3气体力和泄漏量的影响因素分析………………………………………24
   3.3.1偏心的影响…………………………………………………………24
   3.3.2速度的影响…………………………………………………………25
第四章  总结………………………………………………………………………27
致谢…………………………………………………………………………………28
参考文献……………………………………………………………………………29