摘要：起飞阶段，航空发动机及其流体动压型密封需承受剧烈加速度，导致工况突变，易引发密封失稳，从而制约大型发动机的应用。探究加速度变化对密封稳定性的影响，对降低泄漏和减轻环间碰撞至关重要。本文中建立了起飞加速度激励与膜厚响应和系统泄漏率的动力学模型，有效提取了起飞加速度的关键激励参数。通过数值求解Navier-Stokes方程，精确获取了航空发动机端面密封的开启力和流体膜刚度等参数。基于此，创新性地应用Volterra级数理论，计算了激励引起的流体膜频域响应，并系统分析了激振力、转速和压力对泄漏率的影响。研究发现，主轴转速在1 500～3 000 r/min时，动、静环会发生接触碰撞，且随转速增加，产生接触碰撞的干扰激励频率范围变窄；在恒定激振力和激振频率下，流体膜厚度和泄漏率随转速和压力提高而增大，理论计算结果与试验数据趋势一致。本研究中深化了对航空发动机端面密封在突变工况下稳定性机制的理解，为相关领域提供了理论基础。
文章目录
1 理论模型
1.1 动力学模型
1.2 起飞时的冲击激励特征提取
1.3 动环O形圈摩擦力的计算
1.4 数值求解
1.4.1 稳态时的液膜控制方程
1.4.2 计算区域网格划分
1.4.3 边界条件及数值模拟
1.5 动环响应
1.6 数值方法验证
1.7 试验方法
2 结果与讨论
2.1 稳态时膜厚、转速和开启力的关系
2.2 膜厚响应结果分析
2.3 泄漏率结果分析
2.3.1 激振力对泄漏率的影响
2.3.2 转速对泄漏率的影响
2.3.3 压力对泄漏率的影响
3 结 论
