高压涡轮圆柱孔状径向轮缘密封封严特性的数值研究

• 作者: 周小兵 吴艳辉 郭鑫 范鑫
• 来源期刊: 推进技术
• 学科: 航空航天
• 关键词: 高压涡轮 封严性能 燃气入侵 径向轮缘密封 圆柱孔
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 优化与可靠性|Optimization and Reliability
• 页码范围: 161-170
• 页数: 10页
• 分类号: V231.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.13675/j.cnki.tjjs.200884

摘要

径向轮缘密封结构在增大主流燃气入侵阻力同时也会阻碍封严冷气的向上输送,为此提出了一种在径向轮缘密封的径向内齿上打孔来改善其封严性能的设计思路.针对Lisa1.5级高压涡轮实验台,设计了一种传统和五种带孔新型的径向轮缘密封,采用数值模拟方法评定了圆柱孔孔径D和孔心距Sh对封严性能的影响,并揭示了其改变封严特性的流动机理.结果表明:在设计封严冷气量工况下,相较于传统的径向轮缘密封结构,D为0.375mm和0.5mm的圆柱孔状径向轮缘密封具有更好的封严性能,其喷射的冷气与主流冷气混合后形成"屏障",阻止燃气的进一步入侵,使得封严效率分别提高大约2％和4％;Sh为0.75mm和1.825mm圆柱孔状径向轮缘密封可以提高封严效率4％左右,但Sh为0.75mm的密封结构会在盘腔内发生回流现象,导致燃气扩散,而Sh为1.825mm的密封结构由于圆柱孔远离燃气率先入侵位置,可以有效地阻碍燃气在盘腔内的入侵.因此,D为0.5mm以及Sh为1.825mm的圆柱孔状轮缘密封是本文研究获得的最优设计方案.