第十五届全国摩擦学大会暨全国青年摩擦学学术会议

基于CFD与双控制体模型的迷宫密封泄漏特性预测方法
叶强生，张万福^*
上海理工大学 能源与动力工程学院，上海市 200093
Email：wfzhang@usst.edu.cn
摘 要：汽轮机、燃气轮机及压缩机等各类透平机械广泛使用迷宫密封，以减少工质从高压侧流至低压侧的泄漏。准确预测迷宫密封泄漏量对于高参数透平机械设计至关重要。控制体模型是迷宫密封泄漏预测的主要途径，然而，其中动能残留系数尚只能依靠经验获取，直接影响着密封泄漏的准确预测。本文通过计算流体力学（CFD）方法，建立迷宫密封数值分析模型，基于密封各腔室的周向压力分布，对各密封齿的动能残留系数采用加权平均方法予以改进，采用曲线拟合得到偏心修正系数与压比修正系数，最后通过改进的双控制体模型计算密封泄漏量。结果表明：①动能残留系数与周向压力分布紧密相关。在迷宫密封第一个密封腔室与最后一个密封腔室存在周向压力骤减，第二个密封腔室存在周向压力回增，且其幅度大小都随着偏心率与进出口压力比的增大而增大。这种现象导致控制体模型无法准确获取动能残留系数，进而使控制体模型在计算泄漏量上存在较大的误差。②经过加权平均以及曲线拟合的动能残留系数在迷宫密封泄漏量的预测误差上由原来的4-6%降低至0.5-1%，显著提高双控制体模型在密封泄漏量的预测精度。
关键词：迷宫密封；控制体模型；计算流体力学；动能残留系数；泄漏量