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摘 要

Abstract 4

第一章 绪论 5

1.1 研究背景及其意义 5

1.2 迷宫密封介绍 5

1.2.1 迷宫密封的机理 6

1.2.2 迷宫密封的种类 7

1.2.3 迷宫密封的特性 8

1.3 各类密封技术的介绍 8

1.3.1 迷宫密封 8

1.3.2 蜂窝密封 9

1.3.3 刷式密封 9

1.3.4 混合式密封 10

1.4 迷宫密封内流场计算的研究现状 10

1.4.1 热力学分析方法 11

1.4.2 数值计算 11

1.5密封动力特性发展现状 12

1.5.1 控制体模型 12

1.5.2 计算流体力学模型 13

1.6 主要工作 13

第二章 迷宫密封泄漏特性研究 15

2.1 数值研究 15

2.1.1 迷宫密封计算模型 15

2.1.2 网格划分 16

2.1.3 边界条件 16

2.2 密封压力速度分布及低齿作用分析 16

2.3 迷宫密封泄漏特性的影响因素 18

2.3.1 齿数对泄漏特性的影响 18

2.3.2 齿隙对泄漏特性的影响 19

2.3.3 压比对泄漏特性的影响 20

2.4 减小迷宫密封泄漏的措施 21

第三章 密封动力特性研究 21

3.1密封汽流激振力的形成机理 21

3.2 密封动力特性CFD 求解方法 21

3.3 迷宫密封动力特性影响因素 22

3.2.1 进汽压力对密封动力特性的影响 22

3.2.2 预旋速度对密封动力特性的影响 23

3.3 防止密封汽流激振的措施 24

3.3.1 增加高压转子刚度 24

3.3.2 增大系统阻尼 24

3.3.3 减小蒸汽激振力 24

第四章 结论 26

4.1 主要结论 26

4.2 创新设想 27

4.3 未来展望 27

致谢 28

参考文献 29

汽轮机密封内流场及激振力试验研究

摘要

随着现代工业的快速发展，对电力的需求越来越高，大容量的汽轮机发电机组成为我国电力行业的主力。密封内流体泄漏和流体激振力是影响汽轮机效率和安全运行的重要因素。所以对于汽轮机密封内流场以及汽流激振力的研究对汽轮机具有极重要的意义。

我们运用热力学理论分析迷宫密封。应用计算机流体力学技术（CFD）建立了密封内流场及激振力计算分析模型。分别研究了齿数、齿隙、压比等对密封泄漏和动力特性的影响。实验结果表明：齿数的增加和密封间隙的减小会减小泄漏量。压比对迷宫密封流场的影响较小，但是压比的增大会使流场内的速度增加。在上述实验的基础上，指出密封空腔形状对密封泄漏特性影响很大，设计时应该适当进行优化。

关键词：密封、泄漏、计算流体力学（CFD)、流场

Exciting and experimental study of the flow field and within the steam turbine seal

Abstract

With the rapid development of modern industry, the demand for electricity is growing, large-capacity steam turbine generator for the main composition of China's power industry.Sealed fluid leaks and fluid excitation force is an important factor in turbine efficiency and safe operation of.So for the Study of Turbine Flow Field and Flow Induced Force has a very important significance for the turbine.

Analysis labyrinth seals we use thermodynamic theory. Application of computational fluid dynamics techniques (CFD) to establish a seal within the flow field and excitation force calculation model.Studied the influence of teeth, backlash, pressure ratio on the seal leakage and dynamic characteristics.The results showed that: increase and decrease the number of teeth of the sealing gap will reduce the amount of leakage.Little effect on the flow field labyrinth seal pressure ratio, but will increase the pressure ratio of the flow field velocity increases.Based on the above experiments, pointed shape of the cavity seal seal leakage characteristics of a great influence, the design should be properly optimized.

Key words：Seal leakage, computational fluid dynamics (CFD), flow field

第一章 绪论

1.1 研究背景及其意义

现代社会里电已经成为人们不可缺上的一部分。电能是最清洁有效的能源，其使用方便，易于调节控制。工业的发展更是要需求大量的电能，因此，电力的发展决定了工业的发展，电力成为了衡量人民生活水平和社会发展的重要指标。产生店里的方式有很多，如风电、火电、水电、核能发电、生物质能发电及地热发电等。但是在中国最为重要的则是火力发电。

现代社会工业化程度越来越高，人们对于机器设备的要求随之越来越高，这推动了密封技术的发展。在各种发电厂中，汽轮机的效率是决定发电机发电效率的最主要因素。随着科技的发展，汽轮机的设计制造技术都大大提高，制约汽轮机效率的主要因素有很多，但现在是漏气损失。汽轮机的级由静叶栅和动叶栅组成，它们两者之间留有间隙，当间隙存在由的压差时，就会产生漏气现象，这就是漏气损失。漏气造成的损失占到了整个机组损失的20%左右。采用密封能够有效减小机器的泄漏，大大增强其性能。密封性能的好坏，影响着汽轮机运行的安全性。如果汽轮机发生故障，那也会造成很大经济损失。因此研究汽轮机密封内流场有助于提高汽轮机的安全性和经济性，我们可以根据结果对其进行不断改进，提高汽轮机的效率。

新世纪以来我国电力行业开始转型，所以效率安全的大型汽轮机的研发使用成为新的趋势。但是随着汽轮机参数的不断提高，它的不稳定性叶随之增大，产生的激振力也会增大，当阻尼小于汽流激振力时，转子会产生不平衡，这将影响汽轮机组的稳定性。早期的很多大型发电厂都发生过极其严重的事故。因此对汽轮机密封气流激振力的研究是很必要的。我们要根据实验结果对密封进行改进，降低密封气流激振力，以此来提高汽轮机的性能。

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