柔性支承柱面氣膜密封CFD數值分析

代　迪，劉美紅

(昆明理工大學 機電工程學院，云南 昆明 650500)

在工業燃氣輪機和航空發動機中，使用密封技術能明顯降低油耗、提高相關構件的工作壽命和耐久性，并能提升整機的工作效率[1]。然而，航空發動機的工作環境具有高環境溫度、高界面滑速和高邊界溫差的特點。并由于熱力變形及劇烈振動，發動機轉子存在較大的動態位移[2-5]。傳統的迷宮密封技術、刷式密封和端面密封技術，難以適應上述條件[6]。因此，研究可以實現較大柔性的氣膜密封技術變得越發重要。

目前，柔性氣膜密封技術主要包括端面氣膜和柱面氣膜[7-8]。端面氣膜由靜環和動環兩個部分組成，常用的端面氣膜密封結構包括“吸氣式”靜壓端面氣膜密封技術、反轉軸間端面氣膜密封技術和瑞利階梯型端面氣膜密封技術[9]。然而，端面氣膜密封技術存在較大的局限性，難以適應航空發動機的工作環境[10-11]。柔性支承柱面氣膜采用密封浮動構件和大柔性支承結構制造[12]，在確保最大氣膜剛度和最小氣膜厚度的條件下，能抵消熱力變形和轉子的劇烈振動。其相比于傳統的端面氣膜較易實現，且具有較大的徑向柔性[13]。典型的柱面氣膜密封結構包括柔順箔密封、薄片板密封和直筒式柱面氣模密封[14]。

對柔性支承柱面氣膜的定性和定量分析，是設計更加合理的密封系統的基礎。然而建立合理的柱面氣膜密封系統的理論分析模型仍較為困難，現有的研究手段主要包括數值模擬和實驗研究。……