航空发动机中W形金属密封环密封性能及泄漏研究

【类型】学位论文

【作者】邢敏杰 

【关键词】 密封 W形密封环 力学性能 优化分析 泄漏

【摘要】随着现代航空发动机性能不断提升，发动机内部工作环境趋于苛刻如高温、高转速、高压、高摩擦、高频振动等。密封装置作为发动机重要部分之一，对改善发动机效率和保证发动机安全工作起到极其重要的作用。传统静密封技术如平垫片密封技术和橡胶密封技术等因其材料难以适应发动机苛刻的环境，因此弹性金属密封技术应运而生。它具有多种结构形式，如C形金属密封环、U形金属密封环和W形金属密封环（简称W形密封环）等。它们具备质量轻、结构简单以及良好的自紧能力等特点。目前广泛的应用宇航、核能、石油化工等工业领域。本文所研究的W形密封环是一种新型结构的弹性金属密封件。它由镍基高温合金制造而成，能够很好地适应高温环境。它的结构形式使得它具有优异的压缩回弹特性，更适用于振动场合。本文主要运用有限元软件ANSYS展开相关技术研究，研究内容和成果包括以下几方面：（1）根据W形密封环基本结构，与安装使用环境，建立有限元分析模型。（2）利用有限元软件ANSYS对W形密封环展开力学性能分析。包括W形密封环在三种工况下应力分布分析；不同工况参数对W形密封环应力影响分析；W形密封环结构参数对自身应力影响分析；W形密封环刚度计算以及W形密封环结构参数对刚度影响分析；W形密封环压缩回弹特性研究。（3）展开W形密封环结构优化设计，采用零阶优化方法和一阶优化方法对工况下W形密封环进行结构优化，确定最佳优化结果。（4）建立W形密封环密封泄漏模型，展开W形密封环泄漏量分析；完成W形密封环高温试验台设计方案，方便后续进行W形密封环泄漏测量，进而评价W形密封环密封性能。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】北京理工大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】薛庆

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