音像叶轮机械转子密封系统流体激振与防控何立东编著

目录

序

前言

章  绪论  1

1.1  引言  1

1.2  密封流体激振机理研究  2

1.3  工程中的密封流体激振  4

1.3.1  汽轮机密封流体激振  4

1.3.2  压缩机密封流体激振  7

1.3.3  涡轮泵和给料泵中的密封流体激振  8

1.3.4  密封流体激振的特征  8

1.4  密封流体激振的抑制方法  9

1.4.1  减振密封抑制流体激振研究  9

1.4.2  反旋流等抑制密封流体激振方法  18

1.5  本章小结  27

参考文献  27

第2章  密封流体激振非线振动模型  33

2.1  流体引发的振动  33

2.2  定流研究的现状及其发展  37

2.2.1  基于N-S方程的数值模拟  39

2.2.2  基于非线振动模型的分析  39

.  转子密封系统流体激振的非线振动模型  40

..1  非线振动模型  40

..2  转子密封系统的流固耦合振动  41

..  密封流体激振的非线振动模型  42

..4  小结  43

2.4  转子-轴承-密封系统中的若干非线动力学问题  44

2.4.1  轴承油膜振荡与密封流体激振  44

2.4.2  频率锁定  45

2.4.3  振幅突变  46

2.4.4  结论  48

2.5  转子密封系统反旋流抑振的数值模拟  49

2.5.1  引言  49

2.5.2  反旋流抑振的数学模型  49

2.5.3  数值模拟及结果分析  50

2.5.4  小结  52

2.6  离心压缩机梳齿密封流体激振非线动力学分析  52

2.6.1  引言  52

2.6.2  某离心压缩机运行状态简介  53

2.6.3  数值模拟计算模型的建立  54

2.6.4  压缩机运行工况的数值模拟  55

2.6.5  结论  58

2.7  本章小结  59

参考文献  59

第3章  三维转子密封流固耦合模型与分析  61

3.1  密封腔流体运动的小扰动简化分析方法  61

3.2  数值求解含有湍流模型的雷诺平均N-S方程  63

3.3  非线密封流体激振研究  66

3.4  转子密封流固耦合振动模型  68

3.4.1  转子密封系统非线流固耦合模型  68

3.4.2  流固耦合数值算法  69

3.4.3  网格生成技术  70

3.5  密封三维黏流动数值计算方法  70

3.5.1  基本方程  70

3.5.2  采用任意曲线坐标系的基本方程  71

3.5.3  双方程湍流模型  72

3.5.4  数值算法的线化处理  73

3.5.5  数值计算中的对角化  74

3.5.6  数值算法中的迎风化  75

3.5.7  隐式时间推进方法  79

3.6  转子密封系统三维流固耦合振动特的研究  79

3.6.1  转速对密封流体激振影响的数值模拟  80

3.6.2  压比对密封流体激振影响的数值模拟  81

3.6.3  预旋对密封流体激振影响的数值模拟  81

3.7  离心压缩机梳齿密封中的流体激振  82

3.7.1  引言  82

3.7.2  原机概况  82

3.7.3  改造后的运行情况  83

3.7.4  梳齿密封流体激振的特点  83

3.7.5  减小压缩机密封流体激振的措施  84

3.7.6  小结  85

3.8  本章小结  85

参考文献  85

第4章  蜂窝密封特研究  87

4.1  蜂窝密封研究进展  87

4.1.1  引言  87

4.1.2  蜂窝密封在现代叶轮机械中的应用  88

4.1.3  蜂窝密封的研究概述  92

4.2  蜂窝密封数值计算中的并行计算方法  96

4.2.1  引言  96

4.2.2  网络并行的计算模式  96

4.3  蜂窝密封二维流动特的数值分析  98

4.3.1  引言  98

4.3.2  蜂窝密封封严特计算结果与实验结果比较  98

4.3.3  蜂窝密封二维流动特分析  100

4.3.4  结论  101

4.4  数值分析结果讨论  102

4.5  蜂窝密封实验台设计与调试  102

4.5.1  偏心调节机构  102

4.5.2  实转子的支承  103

4.5.3  高压气体与润滑油的密封结构  103

4.5.4  调速系统  104

4.5.5  进气系统  104

4.5.6  测量装置  105

4.5.7  蜂窝密封实验件的制造  105

4.6  密封实验台分析  105

4.7  密封间隙气流振荡流场动态特的实验研究  106

4.7.1  密封间隙气流动态压力测试系统  106

4.7.2  实验数据的处理与分析  106

4.8  密封间隙气流脉动的机理  107

4.9  压力传感器引管的传输特分析  108

4.10  实验结果  110

4.10.1  大蜂窝孔密封和小蜂窝孔密封的对比实验  110

4.10.2  梳齿轮盘/蜂窝静子实验  111

4.10.3  梳齿密封和光滑密封的对比实验  112

4.11  实验结果分析  112

4.11.1  密封间隙中定流的脉动特分析  113

4.11.2  单峰谱图和多峰谱图的产生机理分析  117

4.11.3  密封间隙脉动流体的能谱分析  119

4.12  滑动轴承中的油膜压力脉动  120

4.13  本章小结  120

参考文献  121

第5章  铝蜂窝密封结构设计  124

5.1  铝蜂窝密封壁厚设计  125

5.1.1  有限元模型与数值分析  125

5.1.2  结果分析  125

5.1.3  小结  127

5.2  铝蜂窝密封的封严特研究  127

5.2.1  有限元模型与数值分析  127

5.2.2  蜂窝壁厚对封严特的影响  129

5.3  蜂窝对边距和蜂窝深度对封严特的影响  131

5.3.1  有限元模型与数值分析  131

5.3.2  结果分析  132

5.4  密封间隙对封严特的影响  133

5.4.1  有限元模型与数值分析  133

5.4.2  结果分析  133

5.5  蜂窝排列方向对封严特的影响  134

5.5.1  有限元模型与数值分析  134

5.5.2  结果分析  135

5.6  高低蜂窝结构对封严特的影响  136

5.6.1  有限元模型与数值分析  136

5.6.2  结果分析  138

5.7  密封长度对封严特的影响  139

5.7.1  有限元模型与数值分析  139

5.7.2  结果分析  139

5.7.3  小结  140

5.8  铝蜂窝密封制造方法  140

参考文献  142

第6章  蜂窝密封工程应用  143

6.1  汽轮机叶顶蜂窝密封  143

6.1.1  汽轮机叶片失效分析  143

6.1.2  汽轮机叶片表面防护传统方法  145

6.1.3  汽轮机叶片蜂窝密封技术  146

6.1.4  蜂窝密封抑制叶片振动实验  146

6.1.5  蜂窝密封减少汽轮机叶片水蚀  149

6.1.6  蜂窝密封在汽轮机叶顶密封的工程应用  151

6.1.7  小结  157

6.2  汽轮机轴端蜂窝密封  157

6.2.1  汽轮机轴端密封泄漏问题  157

6.2.2  汽轮机轴端蜂窝密封结构  158

6..  小结  172

6.3  烟气轮机蜂窝密封  172

6.3.1  烟气轮机密封系统简介  172

6.3.2  烟气轮机蜂窝密封改造  173

6.4  轴流压缩机应用蜂窝密封  176

6.4.1  问题分析  177

6.4.2  蜂窝密封改造设计方法  178

6.4.3  工程验  180

6.5  蜂窝密封在离心压缩机中的应用  180

6.5.1  压缩机主要问题  180

6.5.2  密封失效导致推力瓦烧毁  182

6.5.3  蜂窝密封与梳齿密封能数值分析  183

6.5.4  蜂窝密封在离心压缩机轴承箱中的应用  188

6.5.5  小结  190

6.6  蜂窝密封在大型电动机中的应用  191

6.6.1  大型电动机油封泄漏原因分析  191

6.6.2  可调接触式自动跟踪蜂窝密封组合结构  197

6.6.3  密封实验出现的问题  202

6.6.4  新型油封的特点  204

6.6.5  密封改造效果  205

6.6.6  小结  206

参考文献  206

第7章  涡轮泵密封流体激振  208

7.1  发动机涡轮泵稳定  208

7.1.1  发动机故障  208

7.1.2  发动机涡轮泵密封流体激振  208

7.1.3  研究内容  209

7.2  梳齿密封动力特准稳态数值分析  209

7.2.1  密封准稳态分析模型  209

7.2.2  梳齿密封流场数值分析  211

7..  梳齿密封准稳态分析  212

7.2.4  诱导轮流场  221

7.2.5  涡轮泵转子系统固有频率  222

7.2.6  梳齿密封对转子系统稳定的影响  224

7.3  孔型密封动力特准稳态数值分析  228

7.3.1  孔型密封和光滑密封及梳齿密封  228

7.3.2  孔排布方式的影响  2

7.3.3  周向孔数的影响  

7.3.4  小孔深度  241

7.3.5  孔型密封半径间隙  244

7.3.6  不同小孔深度的密封结构强度  247

7.3.7  小结  248

7.4  蜂窝密封动力特准稳态数值分析  249

7.4.1  建立蜂窝密封模型  249

7.4.2  蜂窝密封计算结果与分析  250

7.4.3  阻尼密封与梳齿密封对比实验  252

7.4.4  小结  253

参考文献  254

第8章  梳齿密封流场测量  255

8.1  密封流场测量方法  255

8.1.1  流场测量技术  255

8.1.2  粒子图像测速技术原理  255

8.1.3  梳齿密封流场测量研究现状  257

8.1.4  本章研究内容  259

8.2  梳齿密封PIV测试系统实验装置  259

8.2.1  梳齿密封结构类型  259

8.2.2  梳齿密封实验装置结构参数  

随着透平机械转速和介质压力的提高、转子柔的增加和密封间隙的减小，密封流体激振已成为许多转子强烈振动的根源，高能减振密封技术是现代高效、大功率透平机械发展的关键技术之一。本书基于这一现状与趋势，结合作者近年来在该领域的研究成果，以透平机械转子密封系统为研究对象，分析了密封气流激振的机理，建立了气流激振的非线理论模型，研究转子密封系统的动力学问题。对密封激振的各类减振技术进行总结，重点讲述了蜂窝密封等技术抑制振动的原理和实际应用。书中进行了大量的数值模拟和实验，并理论联系实际，结合作者解决的典型透平机械（包括汽轮机、压缩机、涡轮泵）的工程技术问题，介绍了抑制密封流体激振的方法，这些为相关研究人员和工程人员提供了有价值的参考。本书可供石油化工、航空航天、电力、核电等领域从事透平机械（汽轮机、压缩机、涡轮泵等）相关工作的研究人员和有关专业的师生使用。