超高速干氣密封擾流效應(yīng)及抑?jǐn)_機(jī)制

摘要：干氣密封在高速時(shí)優(yōu)異的動(dòng)壓性能使其應(yīng)用范圍從傳統(tǒng)的壓縮機(jī)、離心機(jī)等中高速設(shè)備逐漸擴(kuò)大到航空發(fā)動(dòng)機(jī)、(微型)燃?xì)廨啓C(jī)等超高速設(shè)備中。基于實(shí)際超高速工況特點(diǎn),對轉(zhuǎn)速范圍為10 000~120 000r/min時(shí)的干氣密封性能進(jìn)行了系統(tǒng)性仿真計(jì)算,結(jié)果發(fā)現(xiàn):在一定幾何參數(shù)和工況參數(shù)下,類似于氣浮軸承的微振動(dòng)現(xiàn)象,干氣密封會出現(xiàn)疑似受氣體壓力波動(dòng)流影響的開啟力、泄漏量與轉(zhuǎn)速非正相關(guān)變化的擾流現(xiàn)象,尤其在高壓、大膜厚、小槽深時(shí)的擾流效應(yīng)愈加顯著;在轉(zhuǎn)速持續(xù)增大過程中,干氣密封微尺度流場會出現(xiàn)二次拐點(diǎn)現(xiàn)象,且一次拐點(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)速與設(shè)計(jì)參數(shù)有關(guān),而二次拐點(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)速基本約為90 000r/min。同時(shí)結(jié)合導(dǎo)流織構(gòu)的設(shè)計(jì)思路,進(jìn)一步研究了超高速下干氣密封槽底導(dǎo)流織構(gòu)的驅(qū)動(dòng)導(dǎo)流效應(yīng),結(jié)果表明:加設(shè)導(dǎo)流織構(gòu)后,承載效果明顯提高,拐點(diǎn)發(fā)生工況延后且壓力波動(dòng)區(qū)域被壓縮。表明導(dǎo)流織構(gòu)具有良好的抑制擾流、維持開啟力與轉(zhuǎn)速持續(xù)正相關(guān)的作用,在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步闡釋了導(dǎo)流織構(gòu)的抑?jǐn)_機(jī)制,以期為突破干氣密封在超高速工況下的應(yīng)用壁壘提供新思路。