凸台高度对高低齿迷宫式汽封性能的影响

曲秀兰，石计红，潘宝财

（北京汽车研究总院有限公司，北京 101300）

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凸台高度对高低齿迷宫式汽封性能的影响

曲秀兰，石计红，潘宝财

（北京汽车研究总院有限公司，北京 101300）

本文利用数值模拟的方法对高低齿迷宫式汽封的特性进行了研究。通过研究获得了该型汽封的漏气量，并获得了不同凸台高度对汽封内部流场的影响情况，通过确定合适的凸台高度使得泄漏量减少，从而提高汽轮机的稳定性和使用寿命。

汽封；数值模拟；结构优化

汽封装置广泛应用于汽轮机动、静之间，用来减少或防止蒸汽泄漏和空气漏入的汽轮机装置。高低齿迷宫式汽封作为一种非接触式汽封，其泄漏量的存在是必然的。影响高低齿汽封的因素很多，如汽封间隙、凸台高度、齿间距、齿高和齿数等。本文研究的重点凸台高度对高低齿汽封性能的影响，最终确定合适的凸台高度使得泄漏量减少，从而提高汽轮机的稳定性和使用寿命。

1 数值模拟方法

1.1 计算域模型

图1是某高低齿汽封的几何结构示意图，数值模拟时只截取了汽封的一个弧段（轴半径R=166mm，占圆周3°的一个弧段）。齿间距设为8mm。齿与轴之间的漏气间隙d=0.5mm，高齿高为10.5mm，凸台高度h为4mm，凸台宽度为6mm，汽封段长度49mm。

图1 高低齿汽封流道的几何结构图

在1907年，Becker通过实验发现，汽轮机转速对于密封泄漏量的影响不大。因此本文采用定常二维模型对高低齿流动情况进行分析是合理的。

1.2 边界条件

模型采用结构化网格，边界条件如表1。……