石墨密封流固热耦合泄漏特性研究与公式构造

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单位沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室;中国航发四川燃气涡轮研究院;
来源航空动力学报
出版年2023
期号11
摘要
分析了石墨密封流固热多物理场耦合理论,建立了考虑石墨环变形的石墨密封流固热多物理场耦合数值求解模型,在验证模型准确性基础上,研究了碳石墨、浸锑石墨材料的石墨密封在不同压比、温度下的流场特性、结构力学特性以及泄漏特性,比较分析了石墨环变形前后密封泄漏量,并基于传统圆周石墨密封泄漏量公式构造了考虑石墨环变形的石墨密封泄漏量理论公式。结果表明:建立的石墨密封流固热多物理场耦合模型考虑了石墨环变形,可准确计算其泄漏流动特性与力学特性。流体在周向剪切流的作用下进入浅槽,并在浅槽内经挤压形成局部高压区。高压侧石墨环变形显著,其中碳石墨材料在高压比作用下变形明显,浸锑材料在高温作用下变形明显。当温度为400 K、压比为2~4时,碳石墨密封环变形量相较于浸锑材料平均减小了12.99%,密封泄漏量相比于浸锑石墨材料最大减小了6.89%。所构造的泄漏量理论公式可准确计算考虑石墨环变形的泄漏量,为石墨密封泄漏特性分析提供理论依据。

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