王之栎 郭苗苗 李理科

(北京航空航天大学 机械工程及自动化学院，北京100191)

刷密封中刷丝的变形能消除或减小由转子径向跳动等引起的密封间隙，因此被应用于发动机旋转件间的动密封，相对迷宫密封，其泄漏率可下降至后者的1/2～1/5，使推力/油耗比上升.刷丝尖端在转子表面滑动，刷丝的力学行为以及接触过程中产生的摩擦等是影响密封性能的主要因素.文献［1］对刷密封中转子与密封刷接触扭矩进行了实验测试;文献［2］建立了刷丝变形的力学模型以及针对刷密封的磨损建模分析;文献［3］就刷丝间摩擦力分布对滞后的影响以及转子与刷丝间接触力进行了研究分析;文献［4］建立了基于CFD多孔介质刷密封模型，在此基础上对刷丝轴向和周向两个方向的变形进行了研究.本文将对刷密封压场和流场作用下的刷丝力学系统建立有限元模型，进而分析刷丝力学行为对密封性能的影响.

1 刷密封模型及实验装置

刷密封由紧密排列的金属刷丝和用于固定刷丝束的前板和背板组成，刷丝在周向平面内与转子径向呈一定倾角轴对称排列，如图1a和图1b所示.图1c为设计有长前板结构与背板低滞后结构的密封形式［5－6］.刷丝区域前的长前板，可以减小高压气体对前排刷丝的扰动，保持了其径向压紧“blow down”状态，密封能力得以维持.当刷丝被压紧时，将导致刷丝束间摩擦增大，柔性降低，跟随性下降，尤其当转子偏心运转或瞬时侵入刷丝束并回复……