张元桥
- 作品数：19 被引量：70H指数：5
- 供职机构：西安交通大学能源与动力工程学院叶轮机械研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金陕西省自然科学基金更多>>
- 相关领域：动力工程及工程热物理交通运输工程机械工程航空宇航科学技术更多>>
- 刷式密封泄漏流动及传热特性的研究第二部分:传热特性被引量：2
- 2018年
- 本文采用计算流体动力学(CFD)与有限元分析(FEA)相结合的方法,对三种不同后夹板结构刷式密封的摩擦热效应及传热特性进行了研究。分析了压比、转速以及后夹板结构形式对刷式密封温度分布、摩擦生成热以及刷丝最高温度的影响规律。研究结果表明:刷式密封的最高温度出现在刷丝束与转子表面接触区域,在刷丝束内,刷丝温度在围栏高度以下区域迅速下降。当压比、转速增大时,刷式密封的温升效应更为明显。同时,摩擦生成热及刷丝最高温度也随压比、转速的增大而逐渐增大。后夹板的非通环形槽结构对刷式密封摩擦热效应及传热特性的影响很小,但通槽结构则会改变密封内的温度分布。
- 张元桥王妍晏鑫李军
- 关键词：刷式密封传热特性数值模拟
- 考虑闭合效应的刷式密封泄漏特性研究被引量：6
- 2017年
- 采用基于非线性Darcian多孔介质模型的Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程的数值方法研究实验测量的零间隙和具有间隙的刷式密封在不同压比和转速下的泄漏特性,提出针对刷式密封闭合效应的间隙修正公式。考虑闭合效应后具有间隙的刷式密封泄漏量的预测结果与实验数据吻合,验证所建立刷式密封闭合效应修正模型的有效性。研究结果表明:刷丝束顶部与转轴间的间隙导致刷丝束内部压力降低且具有较为明显的径向压差,径向压差的存在导致刷丝束产生闭合效应,进而减小了刷式密封的有效密封间隙;闭合效应使得刷式密封有效间隙随着压比升高而减小,数值计算刷式密封泄漏特性时考虑闭合效应可以显著提高预测精度;在相同压比和转速下,具有间隙的刷式密封的泄漏量明显大于零间隙刷式密封的泄漏量;刷式密封的泄漏量随着压比的增大而增大;在所研究的转速范围内转速对刷式密封的泄漏特性的影响有限。
- 张元桥闫嘉超李军
- 关键词：刷式密封
- 刷式密封对透平级气动性能影响的研究被引量：3
- 2020年
- 采用基于非线性Darcian多孔介质模型三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)和SST紊流模型的泄漏流动数值方法对比研究了动叶叶顶迷宫密封和刷式密封的1.5级汽轮机高压缸透平级的气动性能.数值预测实验测量的刷式密封泄漏量与实验数据吻合一致,验证了数值方法的可靠性。详细分析了动叶叶顶迷宫和刷式密封两种结构对1.5级透平级叶顶间隙泄漏特性和气动性能参数的影响特性.结果表明:在相同工况下,相比于叶顶迷宫密封结构,叶顶刷式密封可使透平级级效率提高0.15%,叶顶间隙泄漏量降低30.74%。叶顶刷式密封和迷宫密封结构对透平级反动度和动叶出口气流角的影响基本相同.叶顶刷式密封中刷丝束前后压降大于迷宫密封中相同位置处迷宫齿前后压降,刷丝束起主要封严作用.
- 刘璐园张元桥李军张家培刘晓澜杨锐杨建道
- 关键词：透平级刷式密封气动性能数值模拟
- 一种带刷式密封条的迷宫密封结构
- 本发明公开了一种带有刷式密封条的迷宫密封结构，该迷宫密封结构包括迷宫密封和刷式密封条，迷宫密封用于套装在转子的周向上，且与转子支架留有间隙，迷宫密封包括密封体以及设置在密封体内侧的迷宫齿，刷式密封条沿轴向装配于迷宫密封内...
- 李军张元桥李志刚
- 采用三维叉排管束模型的刷式密封泄漏特性研究被引量：1
- 2020年
- 为准确预测刷式密封的泄漏流动以及阻力特性,提出了将多块结构化网格以及动网格技术应用于刷式密封的三维叉排管束模型。多块结构化网格的使用保证了刷丝束流体域与腔室间无需设置交界面,消除了因交界面的存在引起的插值误差。动网格技术能够实现刷丝束的整体轴向压紧。数值模拟得到的刷式密封泄漏量与实验数据吻合良好,验证了数值方法的可靠性。研究了进出口总静压比(1.5,2.5,3.5)、密封间隙(0,0.1,0.2mm)以及轴向截距减小量(0~0.005mm)对刷式密封泄漏流动和阻力特性的影响规律,结果表明:轴向截距减小量的增大对于接触式刷式密封的泄漏量相对变化率具有支配作用;随着密封间隙的增大,轴向截距减小量的增大对间隙刷式密封的泄漏量相对变化率的影响逐渐减弱;具有间隙的刷式密封的流动阻力参数欧拉数远小于接触式刷式密封;密封间隙使得刷式密封泄漏流的压力能有效地转换为动能,增大了刷式密封的泄漏量。文中发展的三维叉排管束计算模型可为刷式密封封严机理和多场耦合分析提供技术手段。
- 马登骞张元桥李志刚李军晏鑫
- 关键词：刷式密封数值模拟
- 考虑刷丝变形的后夹板结构对刷式密封泄漏和传热特性影响的研究被引量：9
- 2019年
- 采用基于非线性Darcian多孔介质模型的三维RANS方程耦合有限元分析接触模型的数值方法,建立了考虑泄漏流气动力、刷丝间摩擦力以及刷丝与前后夹板间相互作用的刷丝变形预测模型,并对比分析了3种后夹板结构对刷式密封泄漏特性、力学特性和传热特性的影响。所建模型可为刷式密封刚化效应、摩擦热效应的研究以及先进刷式密封的设计提供一定的技术支撑。数值计算得到的刷式密封泄漏量与实验测量数据吻合良好,验证了数值方法的可靠性。研究结果表明:相比于典型后夹板结构的刷式密封,后夹板环形槽结构对泄漏量及压力分布影响较小;刷丝束所受到的轴向气动力随着压比的增大近似呈线性增大;后夹板环形槽增加了下游刷丝束的压力,减小了刷丝轴向变形量,可有效防止刷丝发生刚化效应,降低泄漏气流对刷丝束造成的扰动;刷式密封高温区出现在刷丝束与转子表面接触处,后夹板环形槽结构可有效改善刷丝束与转子内部的温度分布。
- 马登骞张元桥李军晏鑫
- 关键词：刷式密封传热
- 一种前挡板带喷嘴的耐高压低迟滞刷式密封结构
- 本发明公开了一种前挡板带喷嘴的耐高压低迟滞刷式密封结构，该密封结构在前挡板上加工有切向‑径向倾斜的喷嘴，喷嘴分两排，前挡板顶部斜坡与转子圆盘顶部斜坡构成径向倾斜喷嘴；刷丝束与前挡板之间安装有刷丝网，刷丝束中间安装有柔性承...
- 李军张元桥李志刚
- 文献传递
- 螺旋篦齿-刷式密封泄漏特性实验和数值研究被引量：5
- 2020年
- 为探究刷丝束安装位置对螺旋篦齿-刷式密封泄漏流动特性的影响,基于多孔介质模型和计算流体动力学(CFD)技术,数值研究了刷丝束安装在螺旋篦齿上游或下游两种螺旋篦齿-刷式密封在不同压比(1~1.3)和转速(0~10000r/min)条件下的泄漏流动特性。同时,在压比为1~1.3和转速为0~2000r/min的条件下,实验测量了刷丝束安装在螺旋篦齿上游的密封泄漏流动特性。在实验工况范围内,数值模拟得到的泄漏量和腔室压力与实验值吻合良好。结果表明:泄漏气流主要经刷丝束与转子间隙流入下游;相比刷丝束安装在下游,刷丝束安装在上游时的泄漏量及其对转速变化的敏感度更小。螺旋篦齿和转子环形台阶沿轴向交错排列,导致周向静压分布不均和下游压力高于上游压力;两种密封转子面静态气流作用力的x轴分量方向相反,y轴分量方向也相反,且相比刷丝束安装在下游,刷丝束安装在上游时静态气流作用力的x轴分量绝对值更大,而y轴分量绝对值更小;静态气流作用力的绝对值随压比升高而显著升高,对转速变化不敏感。
- 张元桥李军马登骞何院计京津孙博李志刚晏鑫
- 关键词：数值模拟
- 刷式密封泄漏流动及传热特性的研究第一部分:泄漏特性被引量：12
- 2017年
- 本文采用非线性Darcian多孔介质模型,对三种不同后夹板结构刷式密封的泄漏流动特性进行了数值研究,分析了压比、转速以及后夹板结构形式对刷式密封泄漏量、流场以及压力分布的影响规律。研究结果表明;刷式密封的泄漏量随压比的增大呈线性增大,随转速升高则略微减小。刷式密封的压力下降主要发生在刷丝束内部区域,而在上下游流体域内气流压力则基本分布均匀。后夹板的非通环形槽结构对刷式密封泄漏量及压力分布的影响很小,而通槽结构则会引起泄漏量的大幅增长,同时使压力分布产生变化。
- 张元桥王妍晏鑫李军
- 关键词：刷式密封多孔介质模型数值模拟
- 刷式-迷宫密封泄漏流动和转子动力特性数值研究被引量：5
- 2019年
- 为评估刷式-迷宫密封的封严性能和偏心涡动时对转子安全稳定性的影响,采用基于涡动转子法和非线性Darcian多孔介质模型,建立了数值研究刷式-迷宫密封泄漏流动和转子动力特性的数学模型。研究了压比为1.96、3、4.49、6.9,进口预旋速度为-50、-30、0、30、50 m/s和4种转子自旋速度为3×10~3、7.5×10~3、1.5×10~4、2×10~4 r/min下刷式-迷宫密封泄漏流动特性和转子动力特性系数,并与传统迷宫密封进行了比较。研究结果表明:刷式-迷宫密封的泄漏量显著小于迷宫密封,在压比为6.9时,刷式-迷宫密封的有效间隙仅为迷宫密封的25.5%;刷式-迷宫密封的直接刚度随压比和进口预旋速度绝对值增大而增大,随转子自旋速度改变变化不明显;有效阻尼随进口预旋和转子自旋速度的升高而降低。刷丝束具有止旋作用,相比迷宫密封,刷式-迷宫密封的交叉刚度和有效阻尼对运行工况变化敏感度更低,且刷式-迷宫密封的直接刚度在研究工况范围内均大于迷宫密封,临界转速更高。在相同工况条件下,刷式-迷宫密封的封严性能显著优于迷宫密封,正向预旋速度较大或转子自旋速度较低时,刷式-迷宫密封有效阻尼大于迷宫密封,转子系统的稳定性更好。
- 张元桥李志刚李军晏鑫
- 关键词：数值模拟
