文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
篦齿-蜂窝组合结构的流动与换热特性的数值研究
姓名:黄云霞
申请学位级别:硕士
专业:工程热物理
指导教师:吉洪湖
2010-12
摘要
篦齿封严结构被广泛用于航空发动机上,是一种结构简单,性能可靠的密封结构。它是利
用通道的突扩或者突缩,增加流体的能耗,从而减少流体的泄漏。同时作为空气系统的节流元
件,通过篦齿封严结构的流体还要对其他的部件进行冷却,但是由于篦齿封严结构中转子的旋
转会对冷却流体作功,导致冷却流体的温度升高,这会降低冷却流体的冷却效果,因此有必要
对篦齿封严结构的泄漏特性和风阻特性进行研究。
本文的研究工作如下:
首先对国内外有关篦齿封严结构的文献资料进行了综合分析,总结出了影响篦齿封严结构
的泄漏特性和风阻特性的各种因素。
其次计算了纪国剑的篦齿结构实验模型在不同转速下的风阻特性,并且与实验结果进行了
对比,发现计算结果和实验结果有较好的一致性。由此说明了本文采用的数值计算方法是可靠
的。
在此基础上,以齿数为四的台阶齿-蜂窝衬套篦齿封严结构作为基本模型,研究了转速、压
比,间隙宽度、蜂窝深度和蜂窝单元直径对篦齿封严结构的泄漏特性和风阻特性的影响。研究
表明(1)泄漏量随转速的变化不大,进、出口的总温升随总温升的增大而增大。(2)泄漏量随
压比的增大而增大,进、出口总温升随压比的增大而减小。(3)泄漏量随间隙宽度的增大而增
大,进、出口总温升随间隙宽度的增大而减小,但是减小的不是很多。(4)泄漏量随蜂窝单元
直径的增大而增大,进、出口总温升随蜂窝单元直径的增大而减小。(5)泄漏量和进、出口总
温升随蜂窝深度的变化不大。
与此同时对用在航空发动机上的真实篦齿封严结构进行了数值模拟,得到了在实际工况下
的速度场、压力场和温度场,以及这三种结构的泄漏量和进出口总温升随压比和转速的变化规
律。研究发现这三种篦齿封严结构的泄漏量随压比的增大而增大,进、出口总温升随压比的增
大而减小;泄漏量随转速的变化不大,进、出口总温升随转速的增大而增大。

关键词:篦齿封严结构泄漏量总温升
i
篦齿-蜂窝组合结构的流动与换热特性的数值研究
ABSTRAC
Labyrinth seal is widely used in aero-engine .It is a kind of simple and reliable sealing structure
when flow pass through the passage between the rotor and the static brush .ic energy is quickly
dissipated into heat ,so the leakage is reduced. But as the ponents of air cooling system..
The fluid through the labyrinth structure need to cool the other parts of the aero-engine, Rotating of
labyrinth seal structure will do the work on the fluid. This will make the temperature of fluid increase.
So it is essential to study the leakage and windage heating characteristics of the labyrinth seal
structure .
The research work of this paper is as follows:
Firstly, the author reviewed a lot of literatures about the labyrinth seal ,analyzed the effect of
some major factors on the leakage characteristics and windage heating characteristics.
Secondly, The author study the pressure ratios, rotating speeds, the clearances, the b
cell diameter and the cell depth with four fins stepped labyrinth seal. The results