| 【中文题名】 | 迷宫密封流场与转子动力学耦合研究 |
| 【英文题名】 | |
| 【学科专业】 | 化工过程机械 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-7-10 |
| 【中关键词】 | 迷宫密封,转子动力学,流固耦合,FLUENT,, |
| 【英关键词】 | labyrinth seal,rotor dynamics,fluid-solid coupling,FLUENT, |
| 【分类导航】 | 工业技术>一般工业技术>工业通用技术与设备>密封技术>> |
| 【论文摘要】 |
迷宫密封是一种非接触式动密封，它具有无固相摩擦、不需润滑、能耗少等特点，在涡轮机械中广泛应用。但迷宫密封的使用往往会使高速旋转机械产生气流激振问题，出现振动噪声大、碰磨等问题，严重时甚至会使整个机组失效。因此通过迷宫密封腔内流场和压力场的数值计算，分析探讨迷宫密封失稳机理及其各种影响因素，是很有意义的，也有着良好的工程应用前景。
流体在迷宫密封内的流动过程，遵循流体流动的所有控制方程。本文以平滑型迷宫密封为研究对象，应用Fluent软件对迷宫密封腔内可压缩气体流场进行模拟和分析，并提出了一种迷宫密封流场与转子动力学流固准耦合的分析方法。最后，应用这种方法分析了由滑动轴承支撑、带迷宫密封的多圆盘转子系统的动力特性。主要完成了以下工作：
(1)建立了迷宫密封内流场分析的有限元模型，讨论了网格单元长宽比对收敛性的影响；应用Fluent软件分别对不同压比、密封齿顶间隙、进气预旋等因素的影响进行了分析计算，并将计算得到的泄漏量与以往的理论计算结果进行了对比分析。
(2)采用移动坐标系的方法研究了转子扰动速度对迷宫密封气体力的影响情况，同时模拟了不同偏心率以及气体进气预旋情况下转子的受力... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
2-3 |
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Abstract |
3-4 |
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目录 |
4-6 |
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第一章 绪论 |
6-19 |
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1.1 本文研究的目的和意义 |
6-7 |
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1.2 迷宫密封转子系统研究现状 |
7-13 |
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1.2.1 迷宫密封工作机理 |
8 |
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1.2.2 迷宫密封流体激振机理 |
8-10 |
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1.2.3 迷宫密封激振力模型 |
10-11 |
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1.2.4 迷宫密封泄漏量的估算 |
11 |
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1.2.5 迷宫密封流场的研究现状 |
11-13 |
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1.2.6 迷宫密封试验研究 |
13 |
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1.3 计算流体力学与FLUENT概括 |
13-16 |
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1.4 为什么选用 FLUENT |
16-17 |
|
1.5 论文研究的主要内容 |
17-19 |
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第二章 迷宫密封气体流场分析 |
19-35 |
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2.1 基本控制方程 |
19-21 |
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2.2 迷宫密封流场模拟的有限元模型 |
21-27 |
|
2.2.1 密封计算网格划分 |
22-24 |
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2.2.2 边界条件 |
24 |
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2.2.3 FLUENT的后处理方程 |
24-26 |
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2.2.4 模拟结果分析 |
26-27 |
|
2.3 迷宫密封气体泄漏量影响因素研究 |
27-34 |
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2.3.1 传统泄漏量计算方法 |
27-28 |
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2.3.2 压比对气体泄漏量的影响 |
28-29 |
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2.3.3 密封间隙对气体泄漏量的影响 |
29-31 |
|
2.3.4 进气预旋对迷宫密封泄漏量的影响 |
31-34 |
|
2.4 本章小节 |
34-35 |
|
第三章 迷宫密封流场与转子动力学的耦合计算 |
35-51 |
|
3.1 密封气体力的计算分析 |
35-44 |
|
3.1.1 气体力的计算方法 |
35-37 |
|
3.1.2 不同偏心下密封气体力及其刚度系数 |
37-40 |
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3.1.3 不同扰动速度下密封气体力及阻尼系数 |
40-42 |
|
3.1.4 转子转速与进气预旋对密封气体力的影响 |
42-43 |
|
3.1.5 密封齿顶间隙的影响 |
43-44 |
|
3.2 任意偏心、任意扰动速度下的气体力计算 |
44-46 |
|
3.3 迷宫密封流场与转子动力学耦合 |
46-50 |
|
3.3.1 系统模型及其运动方程 |
46-48 |
|
3.3.2 密封气体力与转子系统耦合数值分析 |
48-50 |
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3.4 本章小结 |
50-51 |
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第四章 迷宫密封气流激振试验研究 |
51-60 |
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4.1 实验装置简述 |
51-55 |
|
4.1.1 转子-轴承试验台 |
51-53 |
|
4.1.2 迷宫密封装置 |
53-54 |
|
4.1.3 测试系统 |
54 |
|
4.1.4 转子系统固有频率 |
54-55 |
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4.2 气流激振故障发生的过程 |
55-59 |
|
4.3 本章小节 |
59-60 |
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第五章 总结与展望 |
60-62 |
|
5.1 总结 |
60 |
|
5.2 展望 |
60-62 |
|
参考文献 |
62-67 |
|
致谢 |
67 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.15828 |
