柔性丝刷式密封传热特性的数值分析与试验研究*

李双喜，马钰虎，张山雨，沙廉翔，陈坤毅，廖浩然

(1.北京化工大学 机电工程学院，北京 100029；2.中国航天标准化研究所，北京 100071)

0 引 言

刷式密封作为一种新型接触式柔性动密封装置，已广泛运用于航空发动机、燃气轮机等旋转机械。刷式密封独特的柔性刷丝可以很好地适应转子的径向跳动，在改善转子系统稳定性的同时也提高了机组效率[1]。

刷式密封常用的刷丝材料多为钴基、镍基高温合金材料[2-4]，金属刷丝与转子之间高强度的摩擦会使密封腔内温度升高、并产生局部高温。随着密封技术的发展，刷式密封开始选用一些非金属刷丝材料，可以降低刷封整体重量以及刷丝和转子的摩擦磨损。刷丝摩擦生热造成的密封腔温升和局部高温，以及热量进入轴承腔会严重降低机组性能，故对柔性丝刷式密封的摩擦生热特性、传热特性和对轴承腔体隔热特性的研究尤为重要。

许多学者[5-10]对刷式密封传热特性进行了大量研究。PEKRIS等[11]对传统结构和环形平衡腔结构刷式密封的泄漏和传热特性进行了对比研究，证明了环形平衡腔结构刷式密封的优异性能；OWEN等[12]通过试验对刷丝、密封流体和转子之间的热量传递特点进行了研究，并基于试验结果数值模拟了刷丝和转子的温度分布；DOGU和AKSIT[13]通过添加热流量对刷丝与转子的摩擦热进行了表征，数值分析了刷式密封的温度分布；孙丹等[14]基于三维实体建立了刷式密封传热模型，数值分析了一些参数对刷丝最高温度的影响规律。……