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刷式密封流动传热特性数值方法

李浩 孙丹 赵欢 张国臣 冯毓钟

李浩, 孙丹, 赵欢, 张国臣, 冯毓钟. 刷式密封流动传热特性数值方法[J]. 航空动力学报, 2021, 36(9): 1826-1838. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20200446
引用本文: 李浩, 孙丹, 赵欢, 张国臣, 冯毓钟. 刷式密封流动传热特性数值方法[J]. 航空动力学报, 2021, 36(9): 1826-1838. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20200446
LI Hao, SUN Dan, ZHAO Huan, ZHANG Guochen, FENG Yuzhong. Numerical method of flow and heat transfer characteristics of brush seals[J]. Journal of Aerospace Power, 2021, 36(9): 1826-1838. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20200446
Citation: LI Hao, SUN Dan, ZHAO Huan, ZHANG Guochen, FENG Yuzhong. Numerical method of flow and heat transfer characteristics of brush seals[J]. Journal of Aerospace Power, 2021, 36(9): 1826-1838. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20200446

刷式密封流动传热特性数值方法

doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20200446
基金项目: 国家自然科学基金(52075346,51675351); 中国博士后科学基金(2018M633572); 辽宁省自然科学基金(2019-ZD-0236)
详细信息
    作者简介:

    李浩(1997-),男,硕士生,主要从事刷式密封摩擦热效应研究。

    通讯作者:

    孙丹(1981-),男,教授,博士,主要从事透平机械先进密封技术研究。E-mail:phd_sundan@163.com

  • 中图分类号: V233;TK263.2

Numerical method of flow and heat transfer characteristics of brush seals

  • 摘要: 开展了刷式密封流动传热特性数值方法研究,分别建立了刷式密封多孔介质、稳态实体与瞬态流固热耦合求解模型,设计搭建了刷式密封泄漏流动特性实验装置,在实验验证数值方法准确性基础上,对比分析了3种数值方法的差异性,研究了刷式密封流动传热特性,揭示了刷式密封的封严与传热机理。研究结果表明:在研究工况下,刷式密封多孔介质、稳态实体、瞬态流固热耦合模型泄漏量计算值与实验值的对比误差分别为9.8%~17.1%、8.1%~10%、6.92%~9.01%。刷式密封多孔介质模型计算速度较快,但需通过实验修正孔隙率,湍流模型对稳态实体模型流动传热特性结果影响较大,瞬态流固热耦合模型考虑了流场、刷丝及摩擦热三者间相互耦合作用,计算精度较高,但所需计算时间较长;同一压比下刷丝束温度从上游至下游逐渐增加,刷丝束最高温度随压比的增加而增大。气流流经刷丝间隙形成的节流效应致使泄漏气流能量耗散是刷式密封封严的主要原因,泄漏气流与刷丝表面间的对流换热是刷式密封摩擦热耗散的主要形式。

     

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  • 收稿日期:  2020-10-24
  • 刊出日期:  2021-09-28

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