Page 103 - 《摩擦学学报》2021年第4期

546 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

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F XX F YX H XX H XY B XX B YX 定性.
− = · (4)
1.3 数值模型
F XY F YY H YX H YY B XY B YY
√
(
)
式中： H pq = K pq + j ΩC pq 为密封阻抗系数， j = −1. 建立交错式扇贝阻尼密封全三维计算模型，采用
通过数值求解可获得 F pq B pq ，再将其代入式(4)可求得 结构化网格以提高计算精度，并适当加密流场较复杂
、
密封阻抗系数 H pq ，进而可以得到密封刚度、阻尼系数 的区域. 分别建立网格数量约为102万、154万、183万、
、
K pq C pq. 312万和401万的模型，并对其进行计算. 表2给出了网
[25]
有效阻尼是表征密封系统稳定性的重要参数 ， 格数量对计算结果的影响(F 表示p方向激励时q方向
pq
定义为 受力)，综合考虑计算资源及精度，网格经无关性验证
k 后，确定网格总数约为183万，Y+值均小于300. 密封
C eff = C − (5)
Ω 周向、间隙、齿宽、腔宽、腔深布置节点数依次为432、
式中：C是直接阻尼， C = (C XX +C YY )/2；k是交叉刚度， 10、10、8和16，交错式扇贝阻尼密封网格分布情况如图4
k = (K XY − K YX )/2. 所示.
由式(5)可知，有效阻尼C 的大小由直接阻尼、交 应用计算流体力学方法，并采用动网格技术对交
eff
叉刚度决定，较大的有效阻尼表征密封具有更优的稳 错式扇贝阻尼密封流动特性进行数值计算，设定转子

表 2 网格无关性验证
Table 2 Mesh independent verification

4
Number of meshes/10 F XX /N Relative error/% F XY /N Relative error/%
102 −0.605 22.22 −1.081 21.05
154 −0.584 17.98 −1.042 16.69
183 −0.498 0.61 −0.897 0.45
312 −0.496 0.20 −0.895 0.22
401 (Reference) −0.495 0.00 −0.893 0.00
4
Number of meshes/10 F YX /N Relative error/% F YY /N Relative error/%
102 −0.309 28.22 −2.418 29.44
154 −0.290 20.33 −2.306 23.45
183 −0.243 0.83 −1.883 0.80
312 −0.242 0.41 −1.873 0.27
401 (Reference) −0.241 0.00 −1.868 0.00
4
Number of meshes/10 Leakage flow rate/(kg/s) Relative error/%
102 0.022 232 0.87
154 0.022 175 0.61
183 0.022 122 0.37
312 0.022 094 0.24
401 (Reference) 0.022 040 0.00

Fig. 4 Grid distribution of the interlaced scallop damper seal
图 4 交错式扇贝阻尼密封计算网格分布