涡轮蜂窝面径向轮缘密封封严性能的数值研究-推进技术.PDFVIP

2016 年5 月 推 进 技 术 May. 2016 第37 卷 第5 期 JOURNALOFPROPULSIONTECHNOLOGY Vol.37 No.5 涡轮蜂窝面径向轮缘密封封严性能的数值研究* 高 庆 ，李 军1 1，2 （1. 西安交通大学 能源与动力工程学院，陕西西安 710049； 2. 先进航空发动机协同创新中心，北京 100191） 摘 要：采用附加示踪变量方法，数值求解三维UnsteadyReynolds-AveragedNavier-Stokes （URA⁃ NS）方程和SST紊流模型，研究了典型光滑面径向轮缘密封和新设计的蜂窝面径向轮缘密封的封严性 能。数值计算了光滑面轮缘密封的封严效率。数值结果与实验数据吻合一致，验证了所发展数值方法的 有效性。计算了三种封严冷气量下蜂窝面和光滑面径向轮缘密封的封严效率，分析对比了两种轮缘密封 的封严性能和流场特性。研究结果表明：新设计的蜂窝面径向轮缘密封的封严效率相比于光滑面结构在 相同冷气量下提高52%~67%。在径向内齿上开设蜂窝孔结构会增加流动阻力，抑制入侵燃气进入涡轮 盘腔，有效地提高了轮缘密封的封严性能。 关键词：涡轮；蜂窝面径向轮缘密封；封严性能；数值模拟 中图分类号：TK474.7 文献标识码：A 文章编号：1001-4055 （2016）05-0937-08 DOI ：10.13675/j.cnki.tjjs.2016.05.019 Numerical Investigations on Sealing Performance of Turbine Honeycomb Radial Rim Seal 1 1，2 GAOQing ，LIJun （1.SchoolofEnergyPowerEngineering，Xi’anJiaotongUniversity，Xi’an710049，China； 2. CollaborativeInnovationCenterofAdvancedAero-Engine，Beijing100191，China） Abstract ：Thesealingperformanceofthetypicalsmoothandnewdesignedhoneycombradialrimsealwas numericallyinvestigatedusingthree-dimensionalUnsteadyReynolds-AveragedNavier-Stokes （URANS） equationsandSSTturbulentmodelbasedontheAdditionalPassiveTracerMethod.Thesealingeffectivenessof theexperimentalmeasurementrimsealwascalculatedusingthepresentednumericalmethod.Thenumericalre⁃ sultsagreewellwiththeexperimentaldata.Thevalidationofthedevelopednumericalapproachforthesealingef⁃ fectivenesswasdemonstrated.Thesealingeffectivenessofthesmoothandhoneycombradialrimsealwascomput⁃ edatthreedifferentcoolantmass