1.5级涡轮轮缘密封燃气入侵特性的数值研究.docx

1.5级涡轮轮缘密封燃气入侵特性的数值研究
1.引言
涡轮机密封是航空工程中一个重要的研究领域。其中，涡轮轮缘密封作为涡轮机的关键部件，对于保持发动机的高效运行至关重要。然而，燃气的入侵现象是影响轮缘密封性能的重要因素之一。本文旨在通过数值研究的方法，对于1.5级涡轮轮缘密封的燃气入侵特性进行探究。
2.背景
涡轮轮缘密封在高速旋转的涡轮机中起到了关键的封堵作用，防止了气体泄漏。然而，由于涡轮机工作时存在很高的压差，燃气会借助各种缺陷和不完美的密封表面进入轮缘密封间隙，从而引起燃气入侵现象。燃气入侵会导致能量损失和发动机性能的下降，因此对其进行深入研究具有重要的工程实际意义。
3.研究目的
本文的研究目的是通过数值模拟方法，探究1.5级涡轮轮缘密封的燃气入侵特性。具体来说，我们将通过分析燃气入侵量和轮缘密封结构参数的关系，为轮缘密封结构的优化设计提供理论依据。
4.研究方法
本文采用数值模拟方法，基于CFD（ComputationalFluidDynamics）软件进行模拟分析。具体的步骤如下：
4.1建立几何模型：根据1.5级涡轮轮缘密封的实际结构参数，利用CAD软件建立几何模型。
4.2网格划分：对几何模型进行网格划分，选择适当的网格密度和结构，确保数值模拟的准确性和稳定性。
4.3速度场模拟：将具体的边界条件输入模型，根据真实工况下涡轮机的速度场进行模拟，得到稳态速度场分布。
4.4压力场模拟：在速度场模拟的基础上，进行压力场模拟，分析在不同压力梯度条件下燃气入侵的特性。
4.5燃气入侵量分析：通过计算燃气在密封结构中的流动和质量传输情况，得到燃气入侵的量化结果。
5.结果与讨论
经过模拟计算和分析，我们得到了1.5级涡轮轮缘密封的燃气入侵特性数据。我们观察到，在不同压力梯度下，燃气的入侵量随着压差的增加而增加。此外，我们还发现轮缘密封结构参数（例如间隙宽度、初始压缩力等）对于燃气入侵量有明显的影响。根据这些结果，我们可以为轮缘密封的优化设计提供理论依据。
6.结论
通过数值模拟研究，我们对1.5级涡轮轮缘密封的燃气入侵特性进行了一系列深入的探讨。我们发现燃气的入侵量与压力梯度和轮缘密封结构参数密切相关。这些研究结果可以为轮缘密封结构的优化设计提供理论依据，进一步提高涡轮机的工作效率和性能。
参考文献：
1.Blake,W.K.(1986).Mechanicsofflowinrotor-statorcavities.AnnualReviewofFluidMechanics,18(1),485-522.
2.Dazin,A.,Bacheka,D.J.,&anne,J.C.(2005).ExperimentalAssessmentOfWheelspaceFlowsAndWheelspaceHeatTransferInHighPressureTurbines.JournalofTurbomachinery,127(1),109-118.
3.Katz,J.,&Mayle,R.E.(1985).SomeAspectsOfFlowInAModelTurbineRimSeal.JournalofEngineeringforGasTurbinesandPower,107(2),444-452.
4.Mercier,C.,Wolff,J.,&Fournier,F.(2003).NumericalInvestigationofSteadyandUnsteadyTurbulentFlowthroughaRotor-StatorCavitywithaRadialInflow.InASMETurboExpo2003,collocatedwiththe2003InternationalJointPowerGenerationConference.
5.Praisner,T.J.,&Clark,J.P.(2004).ModelingofFlowandHeatTransferinaTurbineWheel-Space.JournalofTurbomachinery,126(4),545-553.