关键词：透平机械;刷式密封;刷丝束;叉排管束模型;泄漏流动;密封机理
摘 要：【目的】为获得刷式密封的精细化泄漏流动特性，并揭示其封严机理，建立基于刷丝束叉排管束模型的刷式密封泄漏流动特性数学模型。【方法】数值求解三维雷诺平均纳维-斯托克斯(Reynolds-averaged Navier-Stokes,RANS)方程和剪切应力输运(shear stress transport,SST) k-ω湍流模型，研究刷式密封泄漏量和刷丝束间隙的流动特性。数值模拟获得的泄漏量和压力分布与实验数据吻合一致，验证了数值方法的可靠性。获得了4种压比和转速下的刷式密封泄漏量和刷丝束间的泄漏流动曲线。【结果】随着进出口总静压比的增大，刷丝束内部开始出现细小漩涡并逐渐发展，对泄漏流的阻碍作用变大，刷式密封泄漏量增大的趋势逐渐减缓，最后一排刷丝承受的压差占比从13.1%增加至26.3%。【结论】在所研究的转速范围内，转速对刷式密封的泄漏量的影响可以忽略。压比不同时，泄漏流在末排刷丝与后夹板间隙处的径向流动与围栏高度处轴向流动强度存在差异，导致后夹板下方涡系结构不同，通过刷丝束间精细化泄漏流动分析，揭示了刷式密封的封严机理。研究结果可为三维叉排管束模型在刷式密封泄漏流动研究中的应用提供参考。
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