基于流固耦合的刷式密封流场特性与力学特性研究
刷式密封是航空发动机的关键部件,是一种具有优良密封性能的接触式动密封,因此建立三维流固耦合刷式密封求解模型,研究刷式密封流场特性与力学特性对提高刷式密封性能具有重要意义.本文在理论研究方面,建立了刷丝-梁理论模型,研究了刷丝-梁弯曲变形理论与弯曲应力理论.在数值建模方法方面,建立了基于动网格技术与三维双向流固耦合的刷式密封流场特性与力学特性求解模型.在验证求解模型准确性的基础上,在流场特性方面研究了流场压力、速度分布细节和泄漏特性以及结构参数对其影响规律,构造了刷式密封泄漏量理论计算公式,并与数值计算结果对比验证了公式的准确性.研究结果表明,流场压力降主要发生在刷丝束区域,刷丝束是刷式密封效果的主要部分.随着后挡板保护高度、刷丝间间隙和后挡板轴向间隙的增加,泄漏系数先逐渐增大,然后趋于平稳.在力学特性方面研究了在流固耦合过程中刷丝弯曲变形规律与弯曲应力变化规律,分析了刷式密封的滞后效应.研究结果表明,在整个刷丝弯曲运动过程中,刷丝出现摆振的现象,并且刷丝的最大应力出现在刷丝根部.随着刷丝束与后挡板轴向间隙的增大,刷式密封刷丝的滞后效应逐渐降低.本文进一步研究了刷式密封新型结构,第一种,刷丝束可径向调节的组合式新型刷式密封结构.第二种,具有弹性支撑片的新型刷式密封结构.第三种,后挡板具有环形凸台的新型刷式密封结构.
- 作者：
- 刘宁宁
- 学位授予单位：
- 沈阳航空航天大学
- 专业名称：
- 航空宇航推进理论与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2017年
- 导师姓名：
- 孙丹
- 中图分类号：
- V231
- 关键词：
- 刷式密封；三维模型；流固耦合；流场特性；力学特性；新型刷式密封结构
- brush seals； three-dimensional model； fluid-structure interaction； flow characteristics； mechanical characteristics； new brush seals structure