Simulación Numérica Acoplada de Fluido-Sólido para Características del Campo de Flujo y Rendimiento de Soporte de Sello de Película de Gas Cilíndrico Flexible
Autores: Sun, Junfeng; Liu, Meihong; Xu, Zhen; Liao, Taohong; Hu, Xiangping; Li, Yuxian; Wang, Juan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Simulación Numérica Acoplada de Fluido-Sólido para Características del Campo de Flujo y Rendimiento de Soporte de Sello de Película de Gas Cilíndrico Flexible
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Sello de película de gas
Sello dinámico de fluidos
Soporte flexible
Características estructurales
Análisis de acoplamiento fluido-estructura
Foils de onda
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Se propone un nuevo tipo de sello de película de gas cilíndrico (CGFS) con un soporte flexible de acuerdo con las características de trabajo del sello dinámico de fluidos en maquinaria de fluidos de alta velocidad de rotación, como motores aéreos y centrífugas. En comparación con el CGFS sin un soporte flexible, el CGFS con soporte flexible presenta características de flotación radial más fuertes, ya que absorbe vibraciones y reduce la deformación térmica del sistema de rotor. Combinado con las características estructurales de un sello de película, se establece un modelo analítico de CGFS con una lámina de onda flexible. Basado en el método de análisis de acoplamiento fluido-estructura, se simula el campo de flujo tridimensional de un modelo CGFS de ranura recta para estudiar los efectos de los parámetros operativos y estructurales sobre las características en estado estacionario y los efectos del grosor de la película de gas, la excentricidad y el número de láminas de onda sobre el esfuerzo equivalente del soporte flexible. Los resultados de la simulación muestran que la rigidez de la película aumenta significativamente cuando la profundidad de la ranura aumenta. Cuando el grosor de la película de gas aumenta, el esfuerzo equivalente promedio del soporte flexible primero disminuye y luego se estabiliza. Además, el número de láminas de onda afecta el grosor promedio de las láminas. Por lo tanto, al seleccionar el número de láminas de onda, se debe considerar simultáneamente la rigidez del soporte y la capacidad de amortiguación.
Descripción
Se propone un nuevo tipo de sello de película de gas cilíndrico (CGFS) con un soporte flexible de acuerdo con las características de trabajo del sello dinámico de fluidos en maquinaria de fluidos de alta velocidad de rotación, como motores aéreos y centrífugas. En comparación con el CGFS sin un soporte flexible, el CGFS con soporte flexible presenta características de flotación radial más fuertes, ya que absorbe vibraciones y reduce la deformación térmica del sistema de rotor. Combinado con las características estructurales de un sello de película, se establece un modelo analítico de CGFS con una lámina de onda flexible. Basado en el método de análisis de acoplamiento fluido-estructura, se simula el campo de flujo tridimensional de un modelo CGFS de ranura recta para estudiar los efectos de los parámetros operativos y estructurales sobre las características en estado estacionario y los efectos del grosor de la película de gas, la excentricidad y el número de láminas de onda sobre el esfuerzo equivalente del soporte flexible. Los resultados de la simulación muestran que la rigidez de la película aumenta significativamente cuando la profundidad de la ranura aumenta. Cuando el grosor de la película de gas aumenta, el esfuerzo equivalente promedio del soporte flexible primero disminuye y luego se estabiliza. Además, el número de láminas de onda afecta el grosor promedio de las láminas. Por lo tanto, al seleccionar el número de láminas de onda, se debe considerar simultáneamente la rigidez del soporte y la capacidad de amortiguación.