航空發(fā)動機(jī)篦齒封嚴(yán)特性數(shù)值模擬研究.pdf

1、篦齒封嚴(yán)結(jié)構(gòu)以其結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便且封嚴(yán)特性好等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用在航空發(fā)動機(jī)內(nèi)流腔室間的氣體封嚴(yán)系統(tǒng)中。流體在封嚴(yán)結(jié)構(gòu)內(nèi)通過能量耗散達(dá)到密封效果，篦齒幾何結(jié)構(gòu)對其封嚴(yán)性能優(yōu)劣影響很大，通過數(shù)值分析手段系統(tǒng)開展篦齒幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對泄漏特性的影響分析可以更好地認(rèn)識篦齒封嚴(yán)機(jī)理，獲得規(guī)律性的分析結(jié)果用于指導(dǎo)工程應(yīng)用。
　　論文首先對國內(nèi)外篦齒封嚴(yán)特性相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行總結(jié)分析，歸納了各類因素對篦齒泄漏量的影響以及典型篦齒封嚴(yán)結(jié)構(gòu)封嚴(yán)特性優(yōu)劣對比研

2、究成果;其次對應(yīng)用于篦齒結(jié)構(gòu)封嚴(yán)特性的CFD數(shù)值模擬方法中關(guān)鍵的網(wǎng)格模型和湍流模型進(jìn)行了驗證分析;應(yīng)用模擬手段對比研究了幾組不同類型典型篦齒結(jié)構(gòu)內(nèi)部流場特性以深入了解其封嚴(yán)機(jī)理，并在此基礎(chǔ)上考察單個關(guān)鍵幾何因素對篦齒封嚴(yán)特性的影響趨勢;最后將航空發(fā)動機(jī)常用的九種篦齒結(jié)構(gòu)建立統(tǒng)一的參數(shù)化結(jié)構(gòu)模型，并基于CFD分析開展篦齒幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對篦齒泄露特性影響的正交試驗研究，利用直觀和方差分析定性和定量地討論幾何參數(shù)對泄漏量的影響規(guī)律，對九種典型篦

3、齒結(jié)構(gòu)封嚴(yán)特性優(yōu)劣進(jìn)行對比分析，得到篦齒幾何參數(shù)對泄漏量影響的權(quán)重規(guī)律。
　　論文利用數(shù)值模擬手段揭示了篦齒封嚴(yán)的節(jié)流效應(yīng)，射流效應(yīng)，渦流效應(yīng)以及透氣效應(yīng)四個基本作用機(jī)理。數(shù)值研究通過分析節(jié)流間隙、齒寬、齒間距、臺階高度、齒傾斜角度等參數(shù)對各種篦齒結(jié)構(gòu)泄漏量的影響趨勢與原因，揭示出前傾下臺階型篦齒結(jié)構(gòu)封嚴(yán)特性最優(yōu)，后傾直通型篦齒封嚴(yán)特性最弱。基于CFD分析的正交試驗研究直觀分析表明，篦齒泄漏量隨節(jié)流間隙和齒寬的增大而增大，隨齒數(shù)與