摘要：为进一步提高凹槽叶顶的冷却与气动性能,基于Kriging代理模型优化算法,耦合商业CFD分析软件,引入椭圆冷却孔型,设计了凹槽叶顶冷却孔组合偏转角参数化方法,并建立了组合偏转角自动优化框架。以实验条件下的GE-E3首级动叶的叶顶冷却孔布局为研究对象,兼顾冷却与气动两方面性能,开展了凹槽叶顶的冷却孔优化设计与气热分析。研究结果显示,在凹槽叶顶布置吸力面朝向与凹槽尾缘朝向的组合偏角气膜孔能有效增强气膜的贴壁性能,扩大气膜的覆盖范围,同时引导了射流向凹槽尾缘堆积,提升了刮削涡对泄漏流的阻塞作用,有效降低了泄漏流量。椭圆孔依靠低曲率的长轴边出流,相较于圆形孔进一步扩大了气膜覆盖范围并提升了贴壁性能,使凹槽尾缘的流线堆积效应相应增强,进一步地减少了泄漏流量。圆形孔优化结构相比参考结构的气膜冷却效率提高了331.7%,泄漏流量相对减少了1.641%;椭圆孔优化结构的气膜冷却效率提升了565.1%,泄漏流量相对减少率为2.063%。

摘要：高温、高压、高速等极端工况对机械密封的设计提出了更高的要求,在对高参数机械密封结构、使用工况及受损件分析的基础之上提出静环摩擦副的相容性设计方法。该方法的核心是在设计过程中考虑机械密封静环摩擦副石墨和不锈钢的相容性问题,相容性的判断依据是石墨环所受热应力是否超过其机械强度许用值。建立静环摩擦副的有限元仿真模型,通过实例对静环摩擦副的相容性问题进行了说明。研究结果表明:通过相容性设计可以调整机械密封静环摩擦副石墨环所受的热应力,减少高参数工况下机械密封失效问题的发生。