基于能量法的篦齿封严环气弹稳定性数值研究

针对航空发动机篦齿封严环气弹稳定性问题，采用基于三维插值及非定常动网格技术的能量法，建立了篦齿封严环气弹稳定性数值求解模型。在验证数值方法准确性的基础上，研究了供气压力、转速和进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性的影响，分析了篦齿封严环气动力、气动功分布特性，揭示了进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性的影响机理。研究表明：在本文研究中，外篦齿封严环相对于内篦齿封严环更易发生气弹失稳；随供气压力增加，外篦齿封严环气弹稳定性呈现降低趋势，当供气压力为0.55 MPa和0.7 MPa时，外篦齿封严环存在气弹失稳的风险；转速2 000 r/min和4 000 r/min相对于6 000 r/min具有更大的气弹失稳风险。相比于360°圆周进气，90°圆周进气的外篦齿封严环气动力存在相互抵消的耦合作用，所以90°圆周进气的外篦齿封严环具有较高的气弹稳定性。篦齿封严环在发生气弹失稳时，齿腔底部做功占总气动功百分比会显著增加，故在进行结构优化时，可改变齿腔底部的结构参数以对篦齿封严环气弹稳定性进行改善。