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光滑环形液体密封流态演变规律及静态稳定性研究

摘 要: 光滑环形液体密封是透平机械抑制工质泄漏的关键部件之一，其性能对机组工作效率及安全稳定运行具有重要影响。研究光滑环形液体密封内流体在不同流动状态下的流动特性及密封静态稳定性具有重要意义。本文应用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)方法研究光滑环形密封在不同转速（2000, 4000, 6000, 8000 rpm）、偏心率（0, 0.27, 0.53, 0.80）及进口压差（2.1, 4.13, 6.21, 8.27 bar）下层流、过渡区和湍流区静态特性。结果表明：1）层流状态下：密封整体静态直接刚度随偏心率增加而增大，且高转速高压差下系统易发生静态失稳现象。2）过渡区下：随偏心率升高整体静态直接刚度先增大后减小，低偏心下静态直接刚度整体均为正值，而高偏心下整体静态直接刚度变化较为剧烈。3）湍流区下，低压差时系统易发生失稳现象，而高压差时系统稳定性较高。4）在层流-过渡区-湍流下静态直接刚度存在由正变负“穿越点”，且其位置随雷诺数（Re）增加逐渐向进口位置靠近。