董华东 王 涛1 张 波 马 璐 许培援 张永海

(1.郑州轻工业大学能源与动力工程学院 河南郑州 450000；2.郑州市过程装备安全与节能重点实验室 河南郑州 450000)

迷宫密封(Labyrinth Seal)，又称梳齿密封，具有结构简单，密封界面不接触，对密封介质无污染，使用寿命长等特点，被广泛应用在离心式压缩机、汽轮机、航空发动机等高速、超高速转子系统中。其密封原理是流体流经节流间隙处将压力能转化为动能，流入空腔后动能又转化为热能，从而实现密封。

1 计算模型与研究方法

1.1 结构模型和网格划分

文中选用了纪国剑[16]博士论文中的直通型模型为基础，其结构示意如图1(a)所示。该模型结构参数如下：节流间隙c为0.25 mm，齿腔宽度B为3 mm，齿腔深度H为3 mm，齿间半径R为95.65 mm。然后于此模型基础上，在静子上不同位置增设矩形边界结构来扰动流场。其中一种为目前研究热点，即在齿尖的对侧设置矩形凹槽，另两种为相反的设计思路，即在静子上设置矩形凸起，分别安置在齿尖前侧和后侧。矩形尺寸宽度为0.6 mm，深度(高度)为0.3 mm，设计的3种型式的结构示意图如图1(b)、(c)、(d)所示。根据周期性特点，计算模型采用3弧度设置周期性边界，网格结构如图2所示。通过网格无相关性验证，并以直通型为例与文献[16]中公式计算结果及试验结果对比，如图3所示。可以看出，随压力增大，3种方法结果变化规律一样，均呈上升趋势，且文中计算值和文献试验值两者的结果相差不大，证明所提出的计算方法进行数值模拟是正确可行的。……