● 摘要
柔片式密封作为一种非接触式密封，应用于高速转子系统，具有较好的密封性能。柔片式密封在结构上继承了刷式密封的径向柔性特点，转子直径变化或偏移一定范围内对其性能影响很小。柔片式密封不存在“滞后效应”，其最大工作压差可达1MPa，且在较高的密封压差下仍能维持较小的质量泄漏率。优化的结构设计可使柔片末端与转子表面之间的微小间隙得以保持，由此产生的动压效应，有利于降低系统摩擦，从而提高密封件的使用寿命。
本文针对高速转子柔片式密封系统，建立了密封区域流场的数学模型，采用SIMPLER算法和有限差分法对数学模型进行数值求解，构建了柔片式密封性能分析程序，得到密封系统的压力场分布、速度场分布及泄漏量等。研究了不同结构参数和工况参数对密封性能的影响。分析结果表明：泄漏量随密封压差的增大呈线性增长趋势，而随转子转速的增大略有减小；增加柔片宽度，减小柔片长度，减小前/背板转子间距，减小柔片间隙均对降低密封系统的泄漏量有益，而柔片安装角度的变化则对密封系统的泄漏量影响不明显。经验证，分区域求解的计算模型合理可靠，构建的分析程序计算速度快、稳定性好，能够为柔片式密封系统的设计与研究提供参考和指导。