摘要：為研究高揚(yáng)程大流量自平衡多級(jí)泵出水段節(jié)流密封的流體介質(zhì)泄漏特性以及流動(dòng)機(jī)理，建立了3類(lèi)節(jié)流密封的三維數(shù)值模型，計(jì)算分析了5種徑向節(jié)流間隙（0.5，0.8，1.0，1.2和1.5 mm）下3類(lèi)節(jié)流密封的泄漏流動(dòng)、湍動(dòng)能耗散以及密封流體力等流動(dòng)特征.研究結(jié)果表明：出水段節(jié)流密封的泄漏流動(dòng)特性是密封流體徑向縮流比和軸向湍動(dòng)能耗散率共同作用的結(jié)果，徑向節(jié)流間隙直接影響著徑向節(jié)流間隙進(jìn)口處的流體壓力和徑向縮流比，對(duì)節(jié)流密封的降壓與減速作用顯著，而迷宮齒對(duì)密封流體的湍動(dòng)能耗散率的影響較大，膨脹腔體內(nèi)流體的湍動(dòng)能耗散率均接近于0，徑向節(jié)流間隙內(nèi)流體壓力沿軸向方向大致呈現(xiàn)階梯式下降規(guī)律，密封齒能夠有效地降低密封流體的壓力；轉(zhuǎn)子面密封齒與密封流體的接觸以及徑向節(jié)流間隙增大，是導(dǎo)致第二、三類(lèi)密封轉(zhuǎn)子面的軸向力顯著大于第一類(lèi)密封的主要原因.

關(guān)鍵詞：自平衡多級(jí)泵；節(jié)流迷宮密封；泄漏特性；徑向節(jié)流間隙；流動(dòng)特性

中圖分類(lèi)號(hào)：S277.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-8530（2024）09-0907-07

DOI：10.3969/j.issn.1674-8530.22.0232

王延鋒，閆軍沛，胡二華，等.自平衡多級(jí)泵節(jié)流密封的泄漏流動(dòng)特性[J].排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2024，42（9）：907-913.

WANG Yanfeng，YAN Junpei，HU Erhua，et al. Leakage flow characteristics in throttle clearance of self-balancing multistage centrifugal pump[J].Journal of drainage and irrigation machinery engineering（JDIME），2024，42（9）：907-913.（in Chinese）

Leakage flow characteristics in throttle clearance

of self-balancing multistage centrifugal pump

WANG Yanfeng¹， YAN Junpei²， HU Erhua²， FENG Lijie^3*

（1. College of Mechanical and Electrical Engineering， Henan University of Technology， Zhengzhou，Henan 450001，China; 2.Henan Zheng Pump Technology Co.， Ltd.， Zhengzhou，Henan 450001， China；3. School of Logistics Engineering， Shanghai Maritime University， Shanghai 200137， China）

Abstract： To study the leakage characteristics and flow mechanism of throttling seal in the outlet section of self-balancing multistage pump with high head and large flow rate， a three-dimensional numerical analysis models of three types of throttling seals were established under five radial throttle clearance （0.5， 0.8， 1.0， 1.2 and 1.5 mm）. The leakage flow， turbulent kinetic energy dissipation， and seal flow force of the sealed fluid in the throttle seals were calculated and analyzed. The research results indicate that the leakage flow characteristics of the throttle seal are influenced by the radial contraction ratio and axial turbulent kinetic energy dissipation rate. The radial throttle clearance directly affects the fluid pressure and radial contraction ratio at the inlet of the radial throttle clearance. The labyrinth teeth have significant influence on the turbulent kinetic energy dissipation rate， while the turbulent kinetic energy dissipation rate of the fluid in expansion cavity is close to zero. The fluid pressure in the radial throttle clearance generally presents a step wisel decreasing law along the axial direction. Sealing teeth can effectively reduce the pressure of the sealing fluid. Compared with the first type of seal， the contact between the sealing teeth on the rotor face and the sealing fluid， as well as the increase of the radial throttle clearance are the main reasons for the axial force on the rotor face of the second and third type seals.

Key words：self-balancing multistage pump;throttle labyrinth seal;leakage characteristics;radial throttle clearance;flow characteristic

高揚(yáng)程大流量自平衡多級(jí)泵作為中國(guó)千米礦井流體輸送與排水系統(tǒng)的關(guān)鍵裝備，為了有效地抑制出水段節(jié)流密封在大壓差下介質(zhì)的泄漏，通常設(shè)置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易加工的節(jié)流密封（節(jié)流迷宮密封）結(jié)構(gòu)^[1].常用節(jié)流迷宮密封主要包括轉(zhuǎn)子面光滑+靜子面密封齒（第一類(lèi)密封）、轉(zhuǎn)子面密封齒+靜子面光滑（第二類(lèi)密封）、轉(zhuǎn)子面密封齒+靜子面密封齒（第三類(lèi)密封）等3類(lèi).然而出水段節(jié)流密封的兩側(cè)均為高壓流體介質(zhì)，尤其在大壓差下，密封腔體內(nèi)湍流流動(dòng)異常劇烈，密封腔內(nèi)產(chǎn)生異常紊亂的泄漏流和強(qiáng)烈的密封流體力^[2]，誘發(fā)自平衡多級(jí)泵的大跨度、多支撐轉(zhuǎn)子系統(tǒng)亞同步渦動(dòng)失穩(wěn)^[3-4].

目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用試驗(yàn)測(cè)量和數(shù)值模擬方法開(kāi)展了迷宮密封泄漏機(jī)理方面的研究.1986年，CHILDS等^[5]首次基于主動(dòng)激振密封靜子原理建立了環(huán)形動(dòng)密封性能試驗(yàn)測(cè)量平臺(tái)，研究了迷宮密封的進(jìn)口壓力、轉(zhuǎn)速、進(jìn)口預(yù)旋比、偏心率以及密封長(zhǎng)徑比等運(yùn)行或幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其泄漏量的影響規(guī)律.KILGORE等^[6]和MARQUETTE等^[7]分別研究了液相介質(zhì)下迷宮密封轉(zhuǎn)子系統(tǒng)靜態(tài)偏心率對(duì)其泄漏特性和穩(wěn)定性，并與直通式迷宮密封進(jìn)行了比較.FARZAM等^[8]建立了迷宮密封泄漏量和剛度系數(shù)的試驗(yàn)測(cè)量裝置，研究了轉(zhuǎn)子面迷宮密封的泄漏特性.MEHTA等^[9]采用試驗(yàn)裝置分析了直齒迷宮密封和斜齒迷宮密封的泄漏特性，迷宮密封齒向高壓方向傾斜時(shí)泄漏量降低10%.ZHANG等^[10-11]數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)密封間隙大小直接決定著迷宮密封的周向湍流和類(lèi)迷宮密封的槽向流動(dòng).王文全等^[12]采用分步投影法，研究了不同流動(dòng)雷諾數(shù)下密封間隙通道內(nèi)速度、壓力及渦量的分布規(guī)律.

在結(jié)構(gòu)參數(shù)與運(yùn)行工況對(duì)迷宮密封泄漏特性的研究方面，SIVAKUMAR等^[13]采用數(shù)值模擬方法研究了齒高、齒寬和齒隙結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)內(nèi)浮頂油罐迷宮密封泄漏特性的影響.ZHANG等^[14]、WEI等^[15]通過(guò)數(shù)值模擬分別研究了密封間隙（0.7，0.8 mm）、轉(zhuǎn)速（0～3 000 r/min）和壓比（1.1～2.0）對(duì)迷宮密封泄漏特性的影響.馬文生等^[16]研究了迷宮密封的入口預(yù)旋比與壓差、偏心量與轉(zhuǎn)速對(duì)迷宮密封泄漏量的影響規(guī)律.王永青等^[17]創(chuàng)建了超低溫誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)變形的迷宮密封多物理場(chǎng)耦合數(shù)值模型，分析了迷宮密封的溫度場(chǎng)、變形規(guī)律和泄漏特性.張雨等^[18]運(yùn)用彈性力學(xué)理論和有限元方法，發(fā)現(xiàn)密封間隙與泄漏量之間存在二次多項(xiàng)式關(guān)系.

目前針對(duì)節(jié)流迷宮密封的研究成果集中于密封某側(cè)處于高壓進(jìn)流狀態(tài)，另一側(cè)處于自然出流狀態(tài)，而針對(duì)節(jié)流迷宮密封兩側(cè)均處于高壓狀態(tài)的自平衡多級(jí)泵出水段節(jié)流迷宮密封泄漏特性以及流動(dòng)機(jī)理的研究鮮見(jiàn)報(bào)道.因此，文中以3類(lèi)常用的節(jié)流迷宮密封為研究對(duì)象，分別設(shè)計(jì)徑向節(jié)流間隙為0.5，0.8，1.0，1.2和1.5 mm的結(jié)構(gòu)形式，構(gòu)建三維數(shù)值計(jì)算域模型，研究5種徑向節(jié)流間隙對(duì)3類(lèi)節(jié)流迷宮密封的泄漏量、流場(chǎng)特性以及密封流體力的影響規(guī)律，評(píng)估3類(lèi)節(jié)流迷宮密封的泄漏特性與流動(dòng)機(jī)理，為自平衡多級(jí)泵出水段節(jié)流密封轉(zhuǎn)子混合系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析提供參考.

1 計(jì)算模型和數(shù)值方法

1.1 研究對(duì)象物理模型

自平衡多級(jí)泵出水段兩側(cè)分別為正、反葉輪的高壓出口，如圖1所示，兩側(cè)的流體介質(zhì)均處于高壓狀態(tài)且壓差相差一倍以上.為研究徑向節(jié)流間隙對(duì)3類(lèi)節(jié)流迷宮密封泄漏特性的影響規(guī)律，選擇3類(lèi)節(jié)流迷宮密封的密封齒形狀為矩形，具體幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)分別為轉(zhuǎn)子直徑d=150 mm，間隙δ分別為0.5，0.8，1.0，1.2，1.5 mm，齒寬b=5 mm，靜子內(nèi)徑D分別為151.0，151.6，152.0，152.4，153.0 mm，槽寬s=5 mm，密封長(zhǎng)度L=105 mm，槽深h=5 mm，高壓區(qū)L₁=50 mm，低壓區(qū)L₂=50 mm，密封齒數(shù)10個(gè).

文中以MD650-80×12型自平衡多級(jí)泵出水段的節(jié)流迷宮密封為研究對(duì)象，建立了3類(lèi)節(jié)流迷宮密封的物理模型，如圖2所示.

1.2 計(jì)算模型及數(shù)值方法

圖3為第三類(lèi)節(jié)流迷宮密封（轉(zhuǎn)子面密封齒+靜子面密封齒）的三維計(jì)算模型（δ=0.5 mm），為保證計(jì)算精度，便于探索第一個(gè)和最后一個(gè)徑向節(jié)流間隙處的流場(chǎng)流動(dòng)現(xiàn)象，分別設(shè)置了進(jìn)口高壓區(qū)和出口低壓區(qū)，使得進(jìn)入第一個(gè)徑向節(jié)流間隙、流出最后一個(gè)徑向節(jié)流間隙的流體介質(zhì)均處于充分發(fā)展的狀態(tài)，設(shè)置三維計(jì)算模型的進(jìn)口高壓區(qū)、出口低壓區(qū)的最大外圓直徑均為210 mm.

圖4為第三類(lèi)節(jié)流迷宮密封的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格及徑向節(jié)流間隙與近壁面區(qū)域加密網(wǎng)格.采用ICEM軟件生成多塊結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，因計(jì)算模型的結(jié)構(gòu)形式均為環(huán)形，進(jìn)口高壓區(qū)、徑向節(jié)流間隙、轉(zhuǎn)定子膨脹腔和出口低壓區(qū)均采用O型網(wǎng)格生成邊界層網(wǎng)格，徑向節(jié)流間隙及近壁面區(qū)域采用加密網(wǎng)格.為保證計(jì)算精度、縮短收斂時(shí)間，以出口低壓區(qū)的泄漏量為參考標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢驗(yàn)后，5種徑向節(jié)流間隙下3類(lèi)節(jié)流迷宮密封的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格數(shù)及泄漏量見(jiàn)表1.

根據(jù)研究對(duì)象的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，5種徑向節(jié)流間隙下3類(lèi)節(jié)流迷宮密封的邊界條件：進(jìn)口為壓力進(jìn)口，12 MPa;出口為壓力出口，6 MPa;固體壁面為無(wú)滑移邊界條件且絕熱;設(shè)定流體計(jì)算域內(nèi)流體工質(zhì)為常溫液態(tài)水;近壁面采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)法處理.

2 結(jié)果分析

2.1 節(jié)流迷宮密封的泄漏量及流場(chǎng)特性

根據(jù)文獻(xiàn)[19]，搭建了液相環(huán)境下環(huán)形動(dòng)密封泄漏性能與轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性的試驗(yàn)測(cè)量裝置平臺(tái)^[20].圖5為3類(lèi)節(jié)流迷宮密封泄漏量的試驗(yàn)測(cè)量與數(shù)值模擬結(jié)果的對(duì)比，兩者結(jié)果吻合較好，最大相對(duì)誤差僅有3.97%，驗(yàn)證了數(shù)值方法與結(jié)果的可靠性.

由圖5發(fā)現(xiàn)，隨著間隙的增加，第二、三類(lèi)密封的泄漏量基本一致且呈線性增加趨勢(shì)，第三類(lèi)密封的泄漏量小于第二類(lèi)密封；而當(dāng)δlt;1.2 mm時(shí)，第一類(lèi)密封的泄漏量與其余2類(lèi)密封具有相似的增加趨勢(shì)；當(dāng)δgt;1.2 mm時(shí)，第一類(lèi)密封泄漏量急劇增加且呈指數(shù)增加趨勢(shì);在δ=1.5 mm時(shí)第一類(lèi)密封的泄漏量是其余2類(lèi)密封的1.52倍、1.71倍.因此，在大間隙下，第二、三類(lèi)密封具有較好的防泄漏作用.

從圖中可以發(fā)現(xiàn)：3類(lèi)節(jié)流迷宮密封腔內(nèi)流體壓力沿軸向方向逐級(jí)降低，第一、二類(lèi)密封腔內(nèi)流體壓力降低速度幾乎相等，而第三類(lèi)密封腔內(nèi)流體壓力降低速度明顯大于第一、二類(lèi)，第三類(lèi)密封的第四個(gè)膨脹腔內(nèi)流體壓力與第一、二類(lèi)密封的第七個(gè)密封腔內(nèi)流體壓力相等，表明相較于第一、二類(lèi)密封，第三類(lèi)密封具有良好的壓降、封嚴(yán)特性；此外，第三類(lèi)密封的第一個(gè)徑向節(jié)流間隙內(nèi)流體壓力沿著流動(dòng)方向逐漸降低，而第一、二類(lèi)密封的第一個(gè)徑向節(jié)流間隙內(nèi)存在體積不等的局部低壓區(qū)域，其余徑向節(jié)流間隙內(nèi)流體壓力較為穩(wěn)定.分析其原因發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致上述現(xiàn)象的主要原因是第一、二類(lèi)密封的第一個(gè)膨脹腔是不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，第三類(lèi)密封的第一個(gè)膨脹腔是對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而直接影響著3類(lèi)密封第一個(gè)徑向節(jié)流間隙的流體軸向速度.

為進(jìn)一步探索3類(lèi)節(jié)流迷宮密封泄漏特性與徑向節(jié)流間隙的徑向縮流比ε之間的規(guī)律，其中ε越小表明密封入口對(duì)流體介質(zhì)的壓縮效應(yīng)越顯著，其泄漏量也越小.徑向縮流比ε的計(jì)算見(jiàn)式（1），即

ε=rδ，（1）

式中：r為間隙入口處流體軸向速度等于該處最大軸向速度值的1/2時(shí)，至轉(zhuǎn)子面的徑向距離，mm.

圖7為δ=0.5 mm下3類(lèi)節(jié)流迷宮密封第一個(gè)徑向節(jié)流間隙內(nèi)流體軸向速度矢量分布.可以發(fā)現(xiàn)，第一、二類(lèi)密封的第一個(gè)徑向節(jié)流間隙內(nèi)徑向縮流比ε相等，略大于第三類(lèi)密封第一個(gè)徑向節(jié)流間隙內(nèi)徑向縮流比ε，進(jìn)而導(dǎo)致在δ=0.5mm下第三類(lèi)密封的泄漏量略小于第一、二類(lèi)密封，與圖5中所得結(jié)論相一致.因此第一個(gè)徑向節(jié)流間隙的徑向縮流比是節(jié)流迷宮密封泄漏量的影響因素之一.

圖8為δ=0.5，0.8，1.0，1.2和1.5 mm下第一類(lèi)密封的第一個(gè)徑向節(jié)流間隙內(nèi)流體軸向速度矢量分布.可以發(fā)現(xiàn)，第一類(lèi)密封第一個(gè)徑向節(jié)流間隙內(nèi)徑向縮流比ε隨δ的增大而增大，當(dāng)δ=1.5 mm時(shí)第一類(lèi)密封第一個(gè)徑向節(jié)流間隙內(nèi)徑向縮流比ε=0.920，表明高速流體幾乎占據(jù)著整個(gè)徑向節(jié)流間隙流道；此外隨δ增大，徑向節(jié)流間隙內(nèi)最大軸向速度逐漸向徑向節(jié)流間隙的進(jìn)口處移動(dòng)，特別是δ=1.5 mm時(shí)進(jìn)口處流體軸向速度接近于最大值.因此，由于δ增大，徑向節(jié)流間隙的徑向縮流比逐漸增大，徑向節(jié)流間隙的減壓、降速的阻尼作用明顯減弱，極大地削弱了其密封性能，同時(shí)也是導(dǎo)致δ=1.5 mm時(shí)第一類(lèi)密封的泄漏量顯著增大的原因之一.

2.2 節(jié)流迷宮密封的流體湍能耗散及壓降特性

圖9為不同δ下3類(lèi)節(jié)流迷宮密封第一個(gè)膨脹腔體內(nèi)流體湍動(dòng)能耗散率TEK沿徑向方向x分布.可以看出：

① 第一、二類(lèi)密封的第一個(gè)膨脹腔體內(nèi)流體湍動(dòng)能耗散率沿徑向方向的峰值分別出現(xiàn)在定子與轉(zhuǎn)子密封齒頂面，而第三類(lèi)密封第一個(gè)膨脹腔體內(nèi)流體湍動(dòng)能耗散率沿徑向方向出現(xiàn)了2個(gè)峰值，其位置分別為轉(zhuǎn)子與定子密封齒頂面，表明轉(zhuǎn)子面與定子面的密封齒能夠加快腔體內(nèi)流體的湍流動(dòng)能耗散，有效地抑制密封的泄漏.

② 3類(lèi)節(jié)流迷宮密封中徑向節(jié)流間隙內(nèi)流體的湍動(dòng)能耗散率沿徑向方向呈現(xiàn)先減小后增大的分布規(guī)律，其流體湍動(dòng)能耗散率的低谷值出現(xiàn)于徑向節(jié)流間隙的中間位置，第一、二類(lèi)密封中徑向節(jié)流間隙內(nèi)流體的湍動(dòng)能耗散率的峰值分別出現(xiàn)于定子密封齒頂面和轉(zhuǎn)子密封齒頂面處，而第三類(lèi)密封中徑向節(jié)流間隙內(nèi)流體的湍動(dòng)能耗散率的最大值出現(xiàn)于轉(zhuǎn)子與定子密封齒頂面處，表明轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)作用誘導(dǎo)密封流體具有較大的周向速度，由于轉(zhuǎn)子表面與密封流體之間的黏滯力強(qiáng)化了流體湍流耗散，進(jìn)而使得該處流體湍動(dòng)能耗散率較高；此外轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)作用也是導(dǎo)致δ=1.5 mm時(shí)第二、三類(lèi)密封的泄漏量未顯著增大的原因之一.

③ 3類(lèi)節(jié)流迷宮密封的膨脹腔體內(nèi)流體的湍動(dòng)能耗散率均接近于0，僅當(dāng)靠近徑向節(jié)流間隙時(shí)，膨脹腔體內(nèi)流體的湍動(dòng)能耗散率急劇增大，對(duì)其內(nèi)流體湍動(dòng)能耗散率影響較小.

圖10為不同δ下3類(lèi)節(jié)流迷宮密封徑向節(jié)流間隙中間位置的流體壓降沿軸向x分布.可以發(fā)現(xiàn)：① 3類(lèi)節(jié)流迷宮密封的徑向節(jié)流間隙內(nèi)流體壓力沿軸向方向大致呈現(xiàn)階梯式下降規(guī)律，即流體經(jīng)過(guò)密封齒后流體壓力驟降，由此可見(jiàn)3類(lèi)節(jié)流迷宮密封的密封齒能夠有效地降低密封流體的壓力，也是隨δ增大時(shí)，3類(lèi)節(jié)流迷宮密封的泄漏量顯著增大的影響因素；② 當(dāng)δ增大時(shí)，3類(lèi)節(jié)流迷宮密封的第一個(gè)徑向節(jié)流間隙進(jìn)口處壓力逐漸減低，其原因在于不同的徑向節(jié)流間隙改變了密封齒前后流體壓差大?。欢?dāng)δ相等時(shí)，3類(lèi)節(jié)流迷宮密封第一個(gè)徑向節(jié)流間隙進(jìn)口處的密封流體壓力逐漸增大，以δ=1.5 mm為例，3類(lèi)節(jié)流迷宮密封第一個(gè)徑向節(jié)流間隙進(jìn)口處的密封流體壓力分別為8.13，8.35，9.24 MPa，其原因在于第二、三類(lèi)密封的轉(zhuǎn)子面密封齒的旋轉(zhuǎn)作用，增大了密封齒前后的流體壓力差.

2.3 節(jié)流迷宮密封的密封流體力特性

表2為5種徑向節(jié)流間隙下3類(lèi)節(jié)流迷宮密封轉(zhuǎn)子面（包括密封齒面）的軸向力F_a、徑向力F_r和切向力F_t.

從表中可以發(fā)現(xiàn)：① 由于研究對(duì)象的徑向節(jié)流間隙屬于軸對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，理論上5種徑向節(jié)流間隙下3類(lèi)節(jié)流迷宮密封轉(zhuǎn)子面的徑向力F_r和切向力F_t均等于0，而表2中所示的徑向力F_r和切向力F_t均趨近于0，其原因是數(shù)值計(jì)算結(jié)果的誤差所導(dǎo)致;② 3類(lèi)節(jié)流迷宮密封轉(zhuǎn)子面的軸向力F_a隨徑向節(jié)流間隙δ的增加而增大，其中當(dāng)徑向節(jié)流間隙δ由0.5 mm增加至1.5 mm時(shí)，3類(lèi)節(jié)流迷宮密封轉(zhuǎn)子面軸向力F_a分別增大1.001，2.339和2.196倍；隨δ增加，更多的流體介質(zhì)沿著徑向節(jié)流間隙的軸向方向流動(dòng)，由于流體介質(zhì)黏滯力的作用導(dǎo)致徑向節(jié)流間隙內(nèi)流體發(fā)生邊界層剪切流動(dòng)，作用于轉(zhuǎn)子面后誘使軸向力逐漸增大；③ 第一類(lèi)密封轉(zhuǎn)子面的軸向力F_a隨間隙δ幾乎未發(fā)生變化，而第二、三類(lèi)密封轉(zhuǎn)子面的軸向力F_a顯著增大，其原因是第一類(lèi)密封的轉(zhuǎn)子面為光滑直通面，而第二、三類(lèi)密封的轉(zhuǎn)子面均設(shè)置密封齒，增大了與流體介質(zhì)的接觸面，進(jìn)而使得其轉(zhuǎn)子面的軸向力F_a增大.

3 結(jié) 論

1） 當(dāng)δlt;1.2 mm時(shí)3類(lèi)節(jié)流迷宮密封的泄漏量隨間隙的變化規(guī)律基本一致且呈線性增長(zhǎng)，當(dāng)δgt;1.2 mm時(shí)第一類(lèi)密封泄漏量急劇增加且呈指數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，其原因在于徑向節(jié)流間隙大小直接影響著第一個(gè)徑向節(jié)流間隙進(jìn)口處的流體壓力和徑向縮流比，對(duì)密封流體的降壓、減速起顯著作用.

2） 3類(lèi)節(jié)流迷宮密封的迷宮齒影響著密封流體的湍動(dòng)能耗散率，而膨脹腔體內(nèi)流體的湍動(dòng)能耗散率均接近于0；此外，徑向節(jié)流間隙內(nèi)流體壓力沿軸向方向大致呈現(xiàn)階梯式下降規(guī)律，即密封齒能夠有效地降低密封流體的壓力.

3） 轉(zhuǎn)子面密封齒與密封流體的接觸，以及徑向節(jié)流間隙增大，是導(dǎo)致第二、三類(lèi)密封轉(zhuǎn)子面的軸向力顯著大于第一類(lèi)密封的主要原因.

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（責(zé)任編輯 談國(guó)鵬）