蜂窝密封抑制叶尖振动：实验研究与机理分析

"蜂窝密封抑制叶尖密封激振的研究 (2009年) - 北京化工大学学报(自然科学版)" 这篇论文探讨了如何通过蜂窝密封技术来抑制叶尖密封引起的气流激振，进而减少叶片的疲劳断裂问题。在叶轮机械中，叶片的疲劳断裂是一个严重的问题，而气流激振是导致叶片断裂的主要原因之一。为了解决这个问题，研究人员对比了光滑密封和蜂窝密封两种不同类型的叶尖密封。 实验部分，研究者将叶尖密封分别设计为光滑密封和蜂窝密封结构，并测量了在不同密封间隙下的叶片振幅。通过烟线法揭示了叶尖密封后的尾流场，并分析了流场的速度分布。实验结果显示，蜂窝密封能有效降低叶片振幅，而且随着密封间隙的增加，振幅会进一步减小。相较于光滑密封，蜂窝密封能减少无冠叶片振幅的1/4，带冠叶片振幅的1/3。 文章深入分析了蜂窝密封抑制叶片振动的机制。蜂窝密封的内部结构具有较大的表面粗糙度，这能够增加气体的扰动，促进能量耗散，从而减少流体对叶片的激振力。此外，蜂窝结构还有助于降低密封腔内的流体速度，进一步耗散流体能量，使得叶片振动得到有效抑制。 在叶轮机械中，叶尖泄漏涡是造成叶尖压力脉动的关键因素，而蜂窝密封能够通过改变泄漏流动的细观特性，如影响泄漏涡、激波和二次流之间的相互作用，来提升转子的稳定性。通过对这些微观流动特性的理解，可以优化叶轮机械的设计，提高其整体性能。 该论文提供了一种有效的解决方案，即利用蜂窝密封技术来改善叶轮机械的气流激振问题，降低了叶片因振动导致的疲劳断裂风险，对叶轮机械的安全运行具有重要意义。这项研究为后续的密封设计和叶轮机械优化提供了理论依据和实践经验。