湍流增阻在迷宫密封中的效应——数值分析

"迷宫密封湍流增阻的数值研究 (2005年) - 迷宫密封在流体机械中的应用，通过数值计算分析锯齿型径向迷宫密封的内部流动，揭示流动形态与密封性能之间的关系，发现最佳齿插入长度对密封效果的影响，提出利用湍流增阻原理优化密封设计，以突破微小节流间隙的限制，实现大间隙下的高效密封。" 迷宫密封是一种广泛应用的非接触式密封技术，常见于各种透平机械的级间和轴端。其工作原理主要依赖于两部分：节流间隙和迷宫空腔。节流间隙将高压流体的压力能转化为动能，而迷宫空腔则通过湍流涡旋将动能转化为热能，防止能量回流，从而实现密封。 传统的迷宫密封设计通常要求节流间隙极小，以便增加泄漏介质的速度，增强后续空腔的涡流效应，进而提高密封阻力和密封效果。然而，这种设计限制了间隙的尺寸，制造、安装和运行过程都面临着挑战。 本文针对这一问题，进行了锯齿型径向迷宫密封的数值模拟研究，探讨了密封内部的流动形态及其对密封性能的影响。研究发现，迷宫密封存在一个最佳的齿插入长度，即使节流间隙相对较大，也能通过流动收缩和偏转效应，减小有效通流面积，使泄漏介质获得较大速度，形成有效的涡流耗散。在这一条件下，密封性能达到最优。 通过充分利用湍流流动的特性，可以突破传统设计中对节流间隙尺寸的严格要求，实现大间隙下的高效密封。这不仅简化了制造工艺，降低了安装难度，也有利于设备的运行维护。同时，这一发现为发展新型迷宫密封技术提供了理论基础，有助于推动密封技术的进步。 关键词：迷宫密封；数值模拟；射流偏转；密封机理；湍流 此研究属于自然科学领域，特别是计算力学的范畴，对理解迷宫密封的工作原理，优化密封设计，以及提升流体机械的密封效率具有重要的理论和实践价值。通过深入研究湍流在密封过程中的作用，可以预见未来迷宫密封技术在提高设备性能和降低能耗方面将有更大的发展空间。