Investigación Numérica No Estacionaria sobre la Efectividad de Sellado y el Campo de Flujo en Diferentes Geometrías de Sellos de Bisel
Autores: Zhang, Qingcai; Wang, Qinqin; Tan, Xiaoming; Zhang, Jingzhou
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Investigación Numérica No Estacionaria sobre la Efectividad de Sellado y el Campo de Flujo en Diferentes Geometrías de Sellos de Bisel
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Sello de borde
Disco de turbina
Estructuras de sellado compuestas
Interacción rotor-estator
Flujo de aire de enfriamiento
Eficiencia de sellado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Un sello de borde se utiliza a menudo para prevenir la entrada de gas a alta temperatura en la cavidad del disco de la turbina y proteger el disco de la turbina de daños. Basado en el sello de borde superpuesto (Sello-A), este documento propone dos estructuras de sellado compuestas más (Sello-B y Sello-C) para mostrar los efectos de una cavidad profunda en el disco estático y una plataforma modificada en el disco rotativo. Se utilizaron las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds en tres dimensiones y el modelo de turbulencia k- SST para revelar las características del campo de flujo y la eficiencia del sellado. Los resultados muestran que la interacción rotor-estator juega un papel dominante en la presión de salida del sellado, y la eficiencia del sellado en el área de salida obtenida por el cálculo transitorio es menor que la del cálculo en estado estacionario. El aumento en el flujo de aire de enfriamiento realza el vórtice inverso en la cavidad de sellado, y la eficiencia del sellado de la cavidad del disco también mejora. Cuando la relación de flujo de aire de enfriamiento aumenta del 0.6% al 1.8%, la eficiencia del sellado en el radio alto aumenta en un 30%. La forma de la cavidad profunda produce un nuevo vórtice de retorno en la parte inferior de la cavidad de sellado, lo que mejora la eficiencia del sellado. La plataforma de nariz de tiburón en Sello-C agrava la entrada de gas en la salida del sellado, pero mejora la eficiencia del sellado en la cavidad de sellado. En general, en comparación con Sello-A, la eficiencia del sellado de Sello-B y Sello-C aumenta en un 13.5% y un 10%, respectivamente, con una relación de flujo de aire de enfriamiento del 0.6%.
Descripción
Un sello de borde se utiliza a menudo para prevenir la entrada de gas a alta temperatura en la cavidad del disco de la turbina y proteger el disco de la turbina de daños. Basado en el sello de borde superpuesto (Sello-A), este documento propone dos estructuras de sellado compuestas más (Sello-B y Sello-C) para mostrar los efectos de una cavidad profunda en el disco estático y una plataforma modificada en el disco rotativo. Se utilizaron las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds en tres dimensiones y el modelo de turbulencia k- SST para revelar las características del campo de flujo y la eficiencia del sellado. Los resultados muestran que la interacción rotor-estator juega un papel dominante en la presión de salida del sellado, y la eficiencia del sellado en el área de salida obtenida por el cálculo transitorio es menor que la del cálculo en estado estacionario. El aumento en el flujo de aire de enfriamiento realza el vórtice inverso en la cavidad de sellado, y la eficiencia del sellado de la cavidad del disco también mejora. Cuando la relación de flujo de aire de enfriamiento aumenta del 0.6% al 1.8%, la eficiencia del sellado en el radio alto aumenta en un 30%. La forma de la cavidad profunda produce un nuevo vórtice de retorno en la parte inferior de la cavidad de sellado, lo que mejora la eficiencia del sellado. La plataforma de nariz de tiburón en Sello-C agrava la entrada de gas en la salida del sellado, pero mejora la eficiencia del sellado en la cavidad de sellado. En general, en comparación con Sello-A, la eficiencia del sellado de Sello-B y Sello-C aumenta en un 13.5% y un 10%, respectivamente, con una relación de flujo de aire de enfriamiento del 0.6%.