液氫渦輪泵孔型阻尼密封設計與性能評估

李志剛，安 陽，葉小強

(1.西安交通大學 能源與動力工程學院 葉輪機械研究所，陜西 西安 710049；2.北京航天動力研究所，北京 100076)

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目前液體火箭發動機渦輪泵中常用的動密封技術包括迷宮密封、唇式密封、浮環密封和機械密封等密封形式及它們的組合。迷宮密封在火箭渦輪泵中應用最為廣泛，對工質溫度、壓差和污染物具有較好的適應性。隨著火箭渦輪泵向高壓力、高轉速方向發展，迷宮密封介質壓力、密度逐漸增大，密封間隙逐漸減小，密封流體激振力已成為渦輪泵超臨界柔性轉子渦動失穩的重要激勵源。

研發和應用高性能抑振阻尼密封技術代替傳統迷宮密封已成為解決旋轉機械軸系次同步渦動失穩的有效途徑之一。目前，相繼研發并工程應用了蜂窩密封、孔型密封和袋型密封等阻尼密封技術。相比于迷宮密封，阻尼密封通過改變密封光滑靜子面結構，使其具有較大的粗糙度，達到減小密封腔旋流速度、增大有效阻尼的目的。孔型密封是在蜂窩密封的基礎上發展而來的，具有與蜂窩密封相近的泄漏特性和氣流激振動力特性。蜂窩阻尼密封雖具有優良的阻尼抑振性能，但其存在焊接工藝復雜、間隙可控性差、同心度差、加工成本高、易磨損等缺點。針對蜂窩阻尼密封的這些缺點，Childs 等研究人員發明了孔型阻尼密封，改進了密封加工工藝。孔型阻尼密封采用銑刀或電火花等加工工藝在金屬材料表面開設圓孔，具有制造工藝簡單、成本低、結構可控性好、耐磨等優點。……