刷丝磨损对刷式密封泄漏流动特性影响数值与实验研究

采用有限元分析与计算流体力学相结合的方法,建立了考虑刷丝磨损的刷式密封泄漏流动特性求解模型,设计搭建了基于柱面圆周摩擦形式的刷式密封摩擦磨损特性实验装置,实验研究了刷丝与转子间正压力特性,在实验验证数值计算准确性的基础上,研究了刷丝磨损对刷式密封泄漏流动特性的影响规律。研究结果表明:从刷丝束上游到下游,刷丝与转子间正压力和刷丝磨损长度均先减小后增大;刷丝磨损长度随干涉量、刷丝直径的增加而增大,随压比、刷丝长度的增加而减小。考虑刷丝磨损的刷式密封泄漏量随压比、干涉量、刷丝直径的增加而增大,随着刷丝长度的增加而减小。提出泄漏量变化率表征刷丝磨损对刷式密封泄漏特性的影响程度,泄漏量变化率随刷丝直径的增加而增大,随着刷丝长度和压比的增加而减小;在压比为2.5的工况下,当刷丝直径从0.09 mm增至0.11 mm时,泄漏量变化率从9.53%增至19.18%;当刷丝长度从15.556 mm增至17.556 mm时,泄漏量变化率从13.47%降至5.38%。增加刷丝长度并减小刷丝直径可以降低刷丝磨损对刷式密封封严性能的影响。      

动压式环瓣浮环密封特性及摩擦磨损研究

普通接触式环瓣浮环密封高速下不开启易造成磨损失效,动压式环瓣浮环一定转速下径向开启并保持无摩擦无磨损稳定运行,具有较好的应用前景。建立动压式环瓣浮环密封固体域及流场数值计算模型,计算开启阻力、开启力、泄漏率及温升,分析动压槽结构参数对密封开启的影响,讨论密封性能随槽型参数的变化趋势。基于数值分析优化参数,试验验证开槽前后密封的泄漏率及温升,讨论不同开启情况下密封的磨损特性。结果表明：优化的动压槽能可明显改变主密封间隙中的压力分布,提高流体动压力,实现开启,使密封高速下稳定无摩擦运转并保持较低的泄漏率,大幅度降低摩擦温升,改善密封的摩擦磨损。动压槽最佳深度宜为3~5μm,密封具有较大的开启力;槽宽增大开启力先增大后变缓,过大的槽宽对提高开启力不明显;工作压力增加密封开启难度增加,可通过增加槽数或提高转速实现开启;动压槽的槽深较大时,密封先迅速磨损后逐渐稳定,具有自磨损、自稳定的特点。研究结果为动压式环瓣浮环密封的结构设计和工程应用提供了参考。     

基于声发射的航空发动机燃油及滑油系统密封检测技术研究

本文通过对直压法和声发射原理的理论及试验研究,设计气体密封检测回路及合格判据,试验验证了通过压强变化情况对系统是否泄漏进行定性判断,通过超声检测对泄漏点位置进行定位判断,检测结果稳定可靠,提高了航空发动机密封检查的灵敏度和可靠性。     

基于流固耦合的混合刷式密封流场特性与密封性能分析

刷丝在密闭气流的同时,受到高压降流体的影响,易造成不可恢复性形变和结构损耗,使得间隙间的气体泄漏量增加,加剧发动机推力的损耗.本文采用流固耦合模型,基于刷式-迷宫密封结构建立了混合刷式密封模型,进行了密封流场的非定常数值模拟,探究不同进出口压差条件下密封结构泄漏流动和结构形变特性,并结合泄漏量数据分析了混合刷式密封结构的密封效果.研究结果表明:受进出口气压差的影响,混合刷式密封的刷丝最大位移量超过刷丝束间隙值,其中处于刷丝束轴向末端的刷丝固定端是最容易发生损耗的危险位置.同工况下,混合刷式密封比刷式密封结构泄漏量可减少约18%.刷丝束整体随着压降的增加,在具有更大径向吹下量的同时也伴随着更强的刷丝扰动,但混合刷式密封流场中存在的气流涡旋可以消耗一部分气体能量,减小气流的泄漏速度,对不同压差条件的影响具有一定的适应能力.     

高速涡轮泵多部件耦合转子系统动力行为

液体火箭发动机高速涡轮泵系统包含多道浮环密封、轴端机械密封、滚动轴承等微小间隙约束的摩擦学基础部件,间隙内流体与多部件的相互耦合作用效应会导致转子系统动力行为的演变,其机理研究成为整机朝着更高性能与极端化方向(高速、高压、低温/高温等)发展的理论指导基础。首先,构建了考虑流体膜厚方程、动态雷诺方程、介质属性方程以及支撑单元力平衡方程的机械密封热弹流模型和浮环密封动态性能分析模型;其次,耦合各摩擦学单元动态性能模型,发展了包含机械密封、浮环密封、滚动轴承、涡轮泵转子等多功能部件耦合的整机转子系统的动力特性分析模型;最后,采用数值方法实现了对上述多个模型的求解,获得了典型工况条件下的涡轮泵系统动力学行为演变规律。结果表明组合密封导致系统对临界特性影响较小,能导致瞬态响应增加和失稳转速降低。     

新型浮动式收敛袋型密封自适应同心性能数值与实验研究

提出了新型浮动式收敛袋型密封结构,建立了新型收敛袋型密封数值求解模型,研究新型收敛袋型密封周向压力分布规律,分析进出口压比和偏心率对新型收敛袋型密封泄漏量及浮动同心力的影响。设计搭建了浮动式自同心密封实验台,在数值计算结果与实验测试结果相互验证的基础上,研究进出口压比和偏心率对新型浮动式收敛袋型密封泄漏量及自适应同心性能的影响。研究结果表明：在本文研究工况下,新型收敛袋型密封所产生的浮动同心力是传统迷宫密封的8.9~10.9倍。在不同进出口压比和偏心率下,传统浮动式迷宫密封均始终处于初始偏心位置,自适应同心性能较差。新型浮动式收敛袋型密封均向转子轴心方向移动,且随着进出口压比和偏心率的增大,浮动响应时间缩短,自适应同心性能增强。新型浮动式收敛袋型密封具有良好的浮动响应特性和自适应同心性能。     

基于FM-1密封材料低温性能研究

氟醚材料因其优良性能,广泛地应用于航天产品密封,文章选取火工装置常用的FM-1密封材料作为研究对象,着重研究了其低温性能数据。通过设计试验测量了低温下FM-1材料密封圈的回弹性数据和回弹量随时间变化的曲线,并通过进一步计算得出了低温下的FM-1材料密封圈压缩率远低于设计值的结论,这会对密封性造成较大影响。最后,结合火工装置实例分析了低温下密封圈对火工装置工作性能的影响,通过研究发现虽然低温对密封圈回弹性有较大影响,但对整体密封性影响有限。     

空空导弹弹体结构三防设计浅析

空空导弹的三防密封设计是提高其可靠性的重要环节.本文主要讨论了弹体结构设计中的三防结构设计技术,主要从设计准则、密封方法、防腐蚀方法以及典型工艺几个方面进行综合论述.通过对多种腐蚀形式的分析,结合目前空空导弹弹体结构的现状,提出了系统进行三防设计的思路.     

航天器热调节系统所使用的热管

俄罗斯KeлдblⅢ中心和能源火箭公司着手生产新一代的高寿命热管.该热管具有优化的毛细管构造,采用超高纯度的氨作为热载体.利用试验成熟的热管制造、加注和密封工艺可以使其达到较高工作寿命和较好的热物理指标.