陈尧兴,李志刚,晏鑫,李军,2

(1.西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安; 2.先进航空发动机协同创新中心,100191,北京)

迷宫密封由于其可靠的封严性能、相对较低的制造成本和易于安装维护、非接触特性允许更高转速运行的特点而在透平机械通流动静间隙控制中得到广泛应用。当透平机械在启动、停机和热重启过程中,迷宫密封静子件与转子件之间容易发生碰磨从而使得封严性能退化[1],同时引起密封气流激振转子动力特性发生改变。如果碰磨过程中转子对迷宫齿存在强烈的冲击,那么任何金属材料加工成的迷宫齿均将存在不同程度的弯曲[2-3]。

目前,国内外开展密封弯曲磨损的研究很少。Xu等率先研究了迷宫齿弯曲后曲率、弯曲长度以及弯曲后密封间隙对密封泄漏量的影响,指出弯曲后迷宫齿径向间隙增加是密封泄漏量增加的主要原因[2-3];Yan等对迷宫齿弯曲磨损后密封的传热特性进行了研究,发现弯曲角度对转子面的换热基本没有影响,但却显著增强了密封静子面的换热性能[4]。

科研人员采用实验测量和数值模拟的方法研究了迷宫密封几何结构对其转子动力特性系数的影响规律。Mortazavi等研究了转子面带凹槽的液体环形密封的泄漏特性与转子动力特性,指出转子面上开设凹槽会使得密封转子稳定性降低,但大压差条件下密封封严性能明显增强,同时指出粗糙度是准确预测泄漏量以及刚度系数的重要参数[5];Mehta等对……