迷宫式汽封和薄叶式汽封的数值模拟与对比分析

论文摘要

汽封是汽轮机安全经济运行不可缺少的重要组成部分,汽封密封性能的优劣,对汽轮机性能有相当大的影响。汽封的优化设计,会使汽轮机的效率得到有效提高。现在广泛采用的非接触式迷宫汽封有需要空间大,漏气量较大的缺点。为了克服这些缺点,出现了一种“薄叶式汽封”,此种汽封的特点是在停机时汽封与转子表面有接触,当旋转加速时这种汽封受流体动力的影响其薄叶的顶端上浮、离开转子表面。这样既避免了摩擦,而且达到了较高的密封效果。本文介绍了迷宫式汽封和薄叶式汽封的工作原理,利用数值计算软件CFX对某实际高低齿迷宫式汽封和参考资料描述的薄叶式汽封进行了数值模拟,得到了两种汽封在相同条件下的漏汽量,流场特性等情况。根据模拟结果,分析了两种汽封的密封性能,验证了薄叶式汽封比传统的迷宫式汽封在相同的条件下密封效果更好的结论,从理论上揭示了两种汽封内部复杂流动特性,为工程上采用新型薄叶式汽封提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 迷宫式汽封简介
• 1.2.1 迷宫式汽封的结构及工作原理
• 1.2.2 影响迷宫式汽封漏气量的因素
• 1.2.3 迷宫式汽封的研究现状
• 1.3 薄叶式汽封简介
• 1.3.1 薄叶式汽封的结构及工作原理
• 1.3.2 薄叶式汽封的工作特点
• 1.3.3 薄叶式汽封的研究现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 CFX基本理论介绍
• 2.1 CFX简介
• 2.2 CFX的基本物理模型和计算方法
• 2.3 CFX中的网格
• 2.3.1 网格生成概述
• 2.3.2 非结构网格的生成
• 2.4 控制方程
• 2.5 湍流模型
• 2.5.1 湍流模型的分类
• 2.5.2 湍流的数值模拟方法
• 2.5.3 壁面函数
• 2.6 本章小结
• 第3章 迷宫式汽封数值模拟
• 3.1 引言
• 3.2 迷宫式汽封的计算模型
• 3.2.1 几何模型
• 3.2.2 迷宫式汽封的网格划分
• 3.2.3 边界条件的确定
• 3.3 迷宫式汽封流场结构分析
• 3.3.1 主要涡系结构
• 3.3.2 汽封齿顶部流场结构
• 3.4 漏气量和附加扭矩的变化
• 3.5 本章小结
• 第4章 薄叶式汽封的数值模拟
• 4.1 引言
• 4.2 薄叶式汽封的计算模型
• 4.2.1 几何模型
• 4.2.2 薄叶式汽封的网格划分
• 4.2.3 薄叶式汽封的边界条件
• 4.3 薄叶式汽封流场结构分析
• 4.3.1 薄叶式气封内的主要流场结构
• 4.3.2 薄叶内局部强烈流动的分析
• 4.3.3 薄叶汽封片上的压力分布特点
• 4.3.4 薄叶汽封片上的马赫数分布特点
• 4.4 薄叶式气封的流量和附加扭矩的变化
• 4.5 本章小结
• 第5章 迷宫式汽封和薄叶式汽封的对比分析
• 5.1 两种汽封的密封原理和效果的对比
• 5.2 两种汽封的结构特点的对比
• 5.3 两种汽封内主要流场的对比
• 5.4 影响两种气封密封效果的因素的对比
• 5.5 两种气封对轴的附加扭矩的对比
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢