机械工程学报

作者：孙丹, 杜宸宇, 刘永泉, 战鹏, 信琦

单位：1. 沈阳航空航天大学航空发动机学院 沈阳 110136;2. 中国航发沈阳发动机研究所 沈阳 110015;3. 中国航发航空发动机动力传输航空科技重点实验室 沈阳 110015

关键词：刷式密封,ALE流固耦合方法,接触变形特性,接触摩擦力；

基金：国家自然科学基金（51675351）、中国博士后科学基金（2018M633572）和辽宁省高等学校创新人才支持计划（LR2016033）资助项目。

刷式密封刷丝接触变形引起的泄漏损失、刷丝断裂等问题较为突出，现有刷式密封流固耦合方法存在因刷丝接触引起网格畸变而难以计算的问题。提出基于ALE（Arbitrary Lagrange-Euler）流固耦合方法建立刷式密封刷丝接触变形特性三维瞬态求解模型，设计搭建刷式密封刷丝接触变形观测试验装置，设计加工基本型和有/无压力腔低滞后型共三种刷式密封试验件，在理论计算与试验测试结果相互对比验证的基础上，系统研究压比和刷式密封结构对刷丝接触变形和接触应力的影响，基于接触摩擦力量化分析比较三种刷式密封的滞后效应。研究结果表明，ALE流固耦合方法解决了传统刷式密封数值方法难以计算的问题，可准确计算刷式密封的流场特性与刷丝接触变形特性；在所研究工况下，无压力腔低滞后型刷式密封泄漏量和刷丝轴向变形量最大，其刷丝固定端接触应力也最大，基本型刷式密封泄漏量和刷丝轴向变形量最小但产生的滞后效应最强，有压力腔低滞后型刷式密封可以减弱刷丝变形和滞后效应，但末排刷丝与后挡板的接触应力最大，该位置易发生因应力集中而导致刷丝断裂。

来源：2020年第9期

《机械工程学报》期刊编辑部

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