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超临界二氧化碳扇贝阻尼密封动力特性研究

超临界二氧化碳(Supercritical Carbon Dioxide，SCO₂)布雷顿循环目前正广泛应用于各类透平机械。本文建立SCO₂扇贝阻尼密封数值计算模型，为了精确计算真实气体物性参数，基于NIST REFPROP生成S-CO₂.rgp（real gas properties）物性文件供CFD程序调用。研究不同进口压力、温度及转速对其动力特性的影响，并与传统梳齿密封进行比较。结果表明：扇贝阻尼密封直接复合刚度随进口温度、压力及转速的增加而增大，而交叉复合刚度随进口温度、压力增加而减小。扇贝阻尼密封的有效阻尼随进口温度、转速增加而降低，随进口压力增加而增大，8.1MPa时有效阻尼约为7.7MPa时169.9%~295.3%。与传统梳齿密封相比，扇贝阻尼密封在高频下（100Hz~260Hz）有效阻尼明显增大，转子系统稳定性提升。扇贝阻尼密封与梳齿密封泄漏量随进口温度增加而降低、随进口压力增加而增大，随转速增加而基本保持不变。