本发明专利技术公开了一种双级浮环密封的工作间隙计算方法及系统、设备、介质，该方法考虑到高压侧工作间隙仅与高压侧介质工况有关，低压侧工作间隙仅与封严腔介质工况有关且相互影响，而封严腔介质工况同时受高压侧、中间引气侧和低压侧介质工况的影响。对于高压侧，在获取高压侧镶装结构的径向位移、跑道径向位移和初始间隙后即可计算得到高压侧工作间隙，而对于低压侧，则需要基于高压侧、中间引气侧和低压侧的真实工况、高压侧工作间隙进行CFD数值仿真迭代计算，迭代过程中考虑了封严腔介质工况和低压侧工作间隙之间的相互影响，在迭代确定封严腔的真实工况后计算得到低压侧工作间隙，为实现双级浮环密封的低泄漏、高可靠性提供了数据基础。据基础。据基础。
【技术实现步骤摘要】
双级浮环密封的工作间隙计算方法及系统、设备、介质
[0001]本专利技术涉及浮环密封
，特别地，涉及一种双级浮环密封的工作间隙计算方法及系统、电子设备、计算机可读取的存储介质。
技术介绍
[0002]浮环密封是一种先进的密封装置，逐步在航空发动机轴承腔密封中得到应用，相对于传统的篦齿密封，浮环密封可以实现自动对心，能有效避免刚性碰摩，因此可以设计更小的密封间隙，实现更好的综合效益。针对航空发动机高温、高压、高转速工况，需要用到双级浮环密封，而双级浮环密封结构比单级浮环密封结构更加复杂。具体地，如图1所示，双级浮环密封结构主要由壳体、衬套、石墨环、石墨环外圈、弹簧和垫片等组成，其中，石墨环和石墨环外圈镶装形成石墨环组件，高压侧石墨环组件与低压侧石墨环组件之间形成封严腔，中间引气侧的气体通过中间进气孔直接进入封严腔，石墨环与密封跑道间隙配合形成2处主密封面，分别为：高压侧封严间隙和低压侧封严间隙。石墨环外圈和壳体端面通过弹簧弹力贴合，形成辅助密封面，双级浮环密封结构的高压侧为高温、高压气体，轴承腔(即低压侧)为油雾环境，中间引气侧的气体温度比高压侧的气体温度低，压力比轴承腔高，通过中间引气，可以进一步降低高压侧的气体泄漏量。因此，双级浮环密封在不同结构尺寸和不同环境工况下，主密封面间隙会发生变化，尤其是低压侧工作间隙与介质工况相互影响，即影响双级浮环密封工作间隙的因素包括介质工况和镶装结构，其中，镶装结构指的是石墨环外圈和石墨环组成的装配结构。
[0003]目前已有单级浮环密封的工作间隙计算方法，例如，专利CN114492056A则公开了一种单级浮环密封的工作间隙计算方法。但是，由于双级浮环密封结构与单级浮环密封结构明显不同，影响单级浮环密封工作间隙的因素主要为镶装结构，而影响双级浮环密封工作间隙的因素则还包括介质工况，尤其是低压侧工作间隙与介质工况相互影响。因此，现有的单级浮环密封的工作间隙计算方法无法适用于双级浮环密封结构，而目前也尚未形成有效的双级浮环密封工作间隙计算方法。
技术实现思路
[0004]本专利技术提供了一种双级浮环密封的工作间隙计算方法及系统、电子设备、计算机可读取的存储介质，以解决现有技术无法计算双级浮环密封的工作间隙的技术问题。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供一种双级浮环密封的工作间隙计算方法，包括以下内容：
[0006]获取高压侧和低压侧的初始间隙；
[0007]基于有限单元法计算得到跑道在真实工况环境下的径向位移；
[0008]获取高压侧镶装结构在真实工况环境下的径向位移；
[0009]基于跑道和高压侧镶装结构在真实工况环境下的径向位移、高压侧的初始间隙计算得到高压侧工作间隙；
[0010]基于高、低压侧和中间引气侧的真实工况、高压侧工作间隙进行CFD数值仿真迭代计算，得到封严腔的真实工况和低压侧工作间隙。
[0011]进一步地，所述获取高压侧镶装结构在真实工况环境下的径向位移的过程包括以下内容：
[0012]采用解析法确定高压侧镶装结构的初步镶装力；
[0013]基于初步镶装力和高压侧介质温度进行有限元分析，得到真实镶装力和高压侧镶装结构的径向位移。
[0014]进一步地，所述基于高、低压侧和中间引气侧的真实工况、高压侧工作间隙进行CFD数值仿真迭代计算，得到封严腔的真实工况和低压侧工作间隙的过程具体为：
[0015]假定封严腔的介质压力，基于高压侧和中间引气侧的介质压力、高压侧工作间隙建立高压侧泄漏模型并进行CFD数值仿真计算，得到高压侧泄漏量和中间引气侧泄漏量；
[0016]基于高压侧泄漏量和中间引气侧泄漏量计算得到封严腔的介质温度；
[0017]基于封严腔的介质温度计算低压侧镶装结构的径向位移；
[0018]基于低压侧镶装结构的径向位移、跑道的径向位移和低压侧的初始间隙计算得到低压侧工作间隙；
[0019]基于低压侧工作间隙、低压侧的介质压力、封严腔的介质压力建立低压侧泄漏模型并进行CFD数值仿真计算，得到低压侧泄漏量；
[0020]对封严腔的介质压力进行迭代更新，直至低压侧泄漏量等于高压侧泄漏量和中间引气侧泄漏量之和，获得迭代后的封严腔的介质温度和介质压力、低压侧工作间隙。
[0021]进一步地，基于下式计算封严腔的介质温度：
[0022]T
q
＝(T1×
S1+T2×
S2)/(S1+S2)
[0023]其中，T
q
表示封严腔的介质温度，T1和T2分别表示高压侧和中间引气侧的介质温度，S1和S2分别表示高压侧和中间引气侧的泄漏量。
[0024]进一步地，在迭代更新过程中采用二分法选取封严腔的介质压力值。
[0025]进一步地，还包括以下内容：
[0026]比较跑道的径向位移与镶装结构的径向位移的大小，若两者不相等，则对镶装结构进行调整优化，直至两者的径向位移相等。
[0027]另外，本专利技术还提供一种双级浮环密封的工作间隙计算系统，包括：
[0028]初始间隙获取模块，用于获取高压侧和低压侧的初始间隙；
[0029]跑道位移计算模块，用于基于有限单元法计算得到跑道在真实工况环境下的径向位移；
[0030]高压侧位移计算模块，用于获取高压侧镶装结构在真实工况环境下的径向位移；
[0031]高压侧间隙计算模块，用于基于跑道和高压侧镶装结构在真实工况环境下的径向位移、高压侧的初始间隙计算得到高压侧工作间隙；
[0032]低压侧间隙计算模块，用于基于高、低压侧和中间引气侧的真实工况、高压侧工作间隙进行CFD数值仿真迭代计算，得到封严腔的真实工况和低压侧工作间隙。
[0033]进一步地，还包括：
[0034]结构优化模块，用于比较跑道的径向位移与镶装结构的径向位移的大小，若两者不相等，则对镶装结构进行调整优化，直至两者的径向位移相等。
[0035]另外，本专利技术还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，用于执行如上所述的方法的步骤。
[0036]另外，本专利技术还提供一种计算机可读取的存储介质，用于存储计算双级浮环密封的工作间隙的计算机程序，所述计算机程序在计算机上运行时执行如上所述的方法的步骤。
[0037]本专利技术具有以下效果：
[0038]本专利技术的双级浮环密封的工作间隙计算方法，考虑到高压侧工作间隙仅与高压侧介质工况有关，低压侧工作间隙仅与封严腔介质工况有关，而封严腔介质工况同时受高、低压侧介质工况和中间引气侧介质工况的影响，且封严腔介质工况变化会导致低压侧工作间隙变化，而低压侧工作间隙变化又会引起封严腔介质工况变化。而高压侧、中间引气侧和低压侧的工况由发动机决定，故而对于高压侧，在获取高压侧镶装结构的径向位移、跑道径向位移和初始间隙后即可计算得到高压侧工作间隙，而对于低压侧，则需要基于高、低压侧和中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双级浮环密封的工作间隙计算方法，其特征在于，包括以下内容：获取高压侧和低压侧的初始间隙；基于有限单元法计算得到跑道在真实工况环境下的径向位移；获取高压侧镶装结构在真实工况环境下的径向位移；基于跑道和高压侧镶装结构在真实工况环境下的径向位移、高压侧的初始间隙计算得到高压侧工作间隙；基于高、低压侧和中间引气侧的真实工况、高压侧工作间隙进行CFD数值仿真迭代计算，得到封严腔的真实工况和低压侧工作间隙。2.如权利要求1所述的双级浮环密封的工作间隙计算方法，其特征在于，所述获取高压侧镶装结构在真实工况环境下的径向位移的过程包括以下内容：采用解析法确定高压侧镶装结构的初步镶装力；基于初步镶装力和高压侧介质温度进行有限元分析，得到真实镶装力和高压侧镶装结构的径向位移。3.如权利要求1所述的双级浮环密封的工作间隙计算方法，其特征在于，所述基于高、低压侧和中间引气侧的真实工况、高压侧工作间隙进行CFD数值仿真迭代计算，得到封严腔的真实工况和低压侧工作间隙的过程具体为：假定封严腔的介质压力，基于高压侧和中间引气侧的介质压力、高压侧工作间隙建立高压侧泄漏模型并进行CFD数值仿真计算，得到高压侧泄漏量和中间引气侧泄漏量；基于高压侧泄漏量和中间引气侧泄漏量计算得到封严腔的介质温度；基于封严腔的介质温度计算低压侧镶装结构的径向位移；基于低压侧镶装结构的径向位移、跑道的径向位移和低压侧的初始间隙计算得到低压侧工作间隙；基于低压侧工作间隙、低压侧的介质压力、封严腔的介质压力建立低压侧泄漏模型并进行CFD数值仿真计算，得到低压侧泄漏量；对封严腔的介质压力进行迭代更新，直至低压侧泄漏量等于高压侧泄漏量和中间引气侧泄漏量之和，获得迭代后的封严腔的介质温度和介质压力、低压侧工作间隙。4.如权利要求3所述的双级浮环密封的工作间隙计算方法，其特征在于，基于下式计算封严腔的介质温度：T
q
＝(T1×...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡廷勋，邓旺群，唐振寰，米栋，王晓燕，龙伦，邹晗阳，冯义，刘文魁，李齐飞，潘君，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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