上凹型流體動(dòng)壓指尖密封的型線參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著燃?xì)鉁u輪機(jī)工作參數(shù)的不斷提高，對(duì)傳統(tǒng)密封技術(shù)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，在行業(yè)需求的驅(qū)動(dòng)下，指尖密封等新型密封結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，然而現(xiàn)有指尖密封密封結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子因不平衡而產(chǎn)生的跳動(dòng)影響較為敏感，由此產(chǎn)生的泄漏與磨損在指尖密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中矛盾性問題難以得到有效解決。上凹型流體動(dòng)壓指尖密封是在接觸式指尖密封的基礎(chǔ)上衍生的非接觸式指尖密封形式，與現(xiàn)有的密封形式相比，一方面在應(yīng)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)子的跳動(dòng)時(shí)，其特殊的上凹型型線使其具備與傳統(tǒng)指尖密封不同

2、的特殊力學(xué)特性，使遲滯效應(yīng)得到了較大改善；另一方面其流體動(dòng)壓非接觸結(jié)構(gòu)在密封性能和抗磨損性能上比現(xiàn)有指尖密封有著較大優(yōu)勢(shì)。影響上凹構(gòu)型指尖密封性能的主要是型線結(jié)構(gòu)參數(shù)和流體動(dòng)壓靴部結(jié)構(gòu)，而這方面的研究工作還是十分欠缺，因此開展上凹構(gòu)型流體動(dòng)壓指尖密封的型線和動(dòng)壓靴結(jié)構(gòu)研究具有十分重要的科學(xué)意義和工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
　　鑒于流體動(dòng)壓指尖密封系統(tǒng)的復(fù)雜性，基于其理論數(shù)學(xué)模型的計(jì)算分析難以得出準(zhǔn)確的結(jié)果，研究將首先通過ansys workb

3、ench仿真平臺(tái)建立指尖梁型線參數(shù)化控制模型。然后在基于均勻設(shè)計(jì)理論的前提下，通過規(guī)律性組合各尺寸參數(shù)得出若干種不同構(gòu)型的指尖密封構(gòu)型，作為本文優(yōu)化工作的基礎(chǔ)樣本。對(duì)樣本中的指尖密封構(gòu)型使用transient structure模塊進(jìn)行瞬態(tài)分析，盡可能接近真實(shí)的設(shè)定初始條件、約束與載荷，通過改變型線控制點(diǎn)，從而改變指尖梁的力學(xué)特性，得到動(dòng)態(tài)情況下指尖梁在轉(zhuǎn)子位移激勵(lì)作用下的遲滯率與最大接觸壓力。與此同時(shí)通過CFX模塊針對(duì)與指尖靴對(duì)應(yīng)的泄

4、漏間隙流固耦合模型進(jìn)行分析，以得到不同指尖靴構(gòu)型在不考慮轉(zhuǎn)子跳動(dòng)時(shí)的靜態(tài)密封性能。瞬態(tài)分析和流固耦合分析因?qū)ο蟪叨认嗖畲螅史謨刹竭M(jìn)行，而優(yōu)化工作也需針對(duì)兩種分析分別進(jìn)行。
　　分析完成后，針對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸、工況參數(shù)對(duì)密封性能影響作出研究和關(guān)聯(lián)性分析，為優(yōu)化工作提供必要條件。
　　最后，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)分析樣本進(jìn)行訓(xùn)練獲取優(yōu)化所需的目標(biāo)函數(shù)，并使用一種基于納什均衡原理的優(yōu)化算法對(duì)有限元分析結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。在保證接觸壓力在一定范圍內(nèi)的