机械工程学报

作者：刘跃, 黄民, 李永健, 安琪, 蒋杰

单位：1. 北京信息科技大学机电工程学院 北京 100192;2. 清华大学机械工程系 北京 100084;3. 成都市排水有限责任公司物资设备中心 成都 610039

关键词：迷宫密封,泄漏,双向流固耦合,大压差,堵塞现象；

基金：国家科技重大专项资助项目(J2019-IV-0020-0088)。

耐磨损抗腐蚀等优点的热塑性材料迷宫密封可以有效降低泄漏量，但关于大压差下的泄漏特性研究相对较少。考虑大压差下密封环变形与流场的相互作用，建立三维双向流固耦合模型，分析其内部流场特点，以此研究迷宫密封的间隙变化及泄漏特性。搭建迷宫密封实验系统，该系统可实现最高3 MPa试验压差。在大压差的实验条件下，气体膨胀导致的温度降低是影响泄漏量的关键因素之一。通过分析密封流场特点发现气体在密封间隙内的实际流通截面类似拉瓦尔喷管结构，该结构有助于气体在间隙内加速。气体在最后一级密封间隙处达到音速后会形成“堵塞现象”，该现象会导致最后一级空腔内流场压力显著升高。通过固体模型分析得出流场压力导致密封环整体变形也是影响密封间隙的重要因素。最终，通过实验验证了流固耦合模型的准确性，模型计算结果与实验测量结果最大误差为6.2%。

来源：2024年第15期

《机械工程学报》期刊编辑部

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