Page 97 - 《摩擦学学报》2020年第5期

652 摩 擦 学 学 报 第 40 卷

LE Swirl TE Velocity u LE Swirl TE Velocity u LE Swirl TE Velocity u
6.000 6.000 6.000
brake 4.286 brake 4.286 brake 4.286
2.571 2.571 2.571
0.857 0.857 0.857
−0.857 −0.857 −0.857
Y −2.571 Y −2.571 Y −2.571
Z −4.286 Z −4.286 Z −4.286
X −6.000 X −6.000 X −6.000
Velocity/(m/s) Velocity/(m/s) Velocity/(m/s)
12.000 12.000 12.000
11.143 11.143 11.143
10.286 10.286 10.286
9.429 9.429 9.429
8.571 8.571 8.571
7.714 7.714 7.714
LE TE 6.857 LE TE 6.857 LE TE 6.857
6.000 6.000 6.000
5.143 5.143 5.143
4.286 4.286 4.286
3.429 3.429 3.429
2.571 2.571 2.571
1.714 1.714 1.714
0.857 0.857 0.857
0.000 0.000 0.000
Flow direction Flow direction Flow direction
(a) l=2.25 mm (b) l=3.25 mm (c) l=4.25 mm
Fig. 10 Circumferential velocity cloud and velocity distribution for various swirl brake lengths
图 10 不同阻旋栅长度下密封周向速度云图及阻旋栅间速度分布
LE Swirl TE Velocity u LE Swirl TE Velocity u LE Swirl TE Velocity u
6.000 6.000 6.000
brake brake brake
4.286 4.286 4.286
2.571 2.571 2.571
0.857 0.857 0.857
−0.857 −0.857 −0.857
Y −2.571 Y −2.571 Y −2.571
Z −4.286 Z −4.286 Z −4.286
X −6.000 X −6.000 X −6.000
Velocity/(m/s) Velocity/(m/s) Velocity/(m/s)
12.000 12.000 12.000
11.143 11.143 11.143
10.286 10.286 10.286
9.429 9.429 9.429
8.571 8.571 8.571
7.714 7.714 7.714
LE TE 6.857 LE TE 6.857 LE TE 6.857
6.000 6.000 6.000
5.143 5.143 5.143
4.286 4.286 4.286
3.429 3.429 3.429
2.571 2.571 2.571
1.714 1.714 1.714
0.857 0.857 0.857
0.000 0.000 0.000
Flow direction Flow direction Flow direction
(a) n=30 mm (b) n=60 mm (c) n=90 mm
Fig. 11 Circumferential velocity cloud and velocity distribution for various swirl brake numbers
图 11 不同阻旋栅数量下密封周向速度云图及阻旋栅间速度分布
力逐渐降低，其中通过减小阻旋栅底部间隙效果最 2.2.1 阻旋栅间隙
明显. 图14~16分别给出了不同阻旋栅底部间隙(无阻
2.2 阻旋栅对密封动力特性影响 旋栅、s=0.15 mm、s=0.20 mm、s=0.25 mm)下密封直接
有效阻尼C 是表征密封动力特性的重要参数之 阻尼、交叉刚度及有效阻尼随涡动频率变化情况
eff
一 ，定义为 (P =1 MPa、P =0.3 MPa、N=5000 r/min、 λ=0.36). 可
[21]
out
in
( )
k 以看出：①与无阻旋栅密封相比，三种阻旋栅结构均
C eff = C 1− (6)
ΩC 可有效提高密封直接阻尼、降低交叉刚度及提高有效
式中：C为直接阻尼，k为交叉刚度，Ω为转子涡动速度. 阻尼；②阻旋栅间隙的增加对密封动力特性系数在高
密封交叉刚度k是引起系统失稳的主要原因，而 频(约>100 Hz)时影响较小，在低频(约<100 Hz)下，
直接阻尼C有利于提高系统稳定性. 为研究阻旋栅几 s=0.20 mm时密封有效阻尼较大，系统稳定性最好. 由
何参数对密封稳定性影响，分析了不同阻旋栅结构 式(6)可知，低频下交叉刚度对有效阻尼的影响较大，
(不同底部间隙、长度、周向个数)下密封动力特性系数 而在高频下直接阻尼占主导作用. 高频下三种阻旋栅
变化情况. 直接阻尼变化不大，因此，阻旋栅在低频下效果更好.