燃气轮机迷宫密封传热特性数值分析及比较

"迷宫密封传热特性的数值研究 (2012年)" 本文是一篇关于迷宫密封传热特性数值研究的工程技术论文，发表于2012年11月的《西安交通大学学报》。研究主要采用了一种包含固体域和流体域的耦合传热数值求解方法，针对典型燃气轮机的迷宫密封进行了深入分析，并与实验数据进行了比较。 在研究中，作者晏鑫、李军和丰镇平计算了两种间隙条件下13齿迷宫密封的转子面和静子面附近的努塞尔数（Nu）分布。计算结果与实验测量值相匹配，显示出良好的一致性。他们评估了四种不同的涡黏湍流模型，即k-ω模型、SST模型、标准k-ε模型和k-εRNG模型。发现k-ω和SST模型在计算Nu时与实验数据更为吻合，而标准k-ε模型和k-εRNG模型的计算结果比实验值高出大约70%。 对于直通型光滑面迷宫密封，研究发现，在静子面上，第一齿前区域的Nu随着轴向距离的增加而逐渐增大，而在齿后区域，Nu在某个数值范围内波动。在转子面上，腔室区域的Nu沿轴向逐渐增大，而在齿尖区域则出现明显的Nu值跃升。 此外，研究还揭示了Reynolds数（Re）对迷宫密封平均努塞尔数的影响。在静子面上，Re的变化对平均Nu的影响大于在转子面上。随着Re的增加，静子和转子固体域的温度梯度逐渐增大，但Nu的分布曲线形状基本保持不变。 关键词涉及迷宫密封、耦合传热和努塞尔数，表明该研究的核心是探讨迷宫密封结构中的热传递特性，特别是不同湍流模型下的数值模拟和Re对密封性能的影响。这项工作对于理解和优化燃气轮机等高温高压设备的迷宫密封设计具有重要意义，有助于提高设备的效率和可靠性。