Ocena niestacjonarnego pola przepływowego w uszczelnieniu labiryntowym przy użyciu metod numerycznej mechaniki płynów

• Autorzy: Szymański A. , Dykas S.

Warianty tytułu

EN

Unsteady flow field evaluation in labyrinth seals by means of computational fluid dynamics methods

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono analizę numeryczną niestacjonarnego pola przepływowego w modelu turbinowego uszczelnienia labiryntowego w rzeczywistych warunkach pracy dla dwóch różnych struktur uszczelnienia labiryntowego z okładziną o strukturze plastra miodu oraz ze ścianą gładką. Oprócz strat przecieku, obszar ten jest szczególnie istotny z uwagi na zjawisko generacji hałasu szerokopasmowego powstałego w wyniku turbulentnych zjawisk przepływowych. Wyniki przedstawiono jako wielkości akustyczne w funkcji częstotliwości. Pozwoliło to na określenie częstotliwości głównych, przy których zaistniały ich szczytowe wartości. Dodatkowo porównano zmianę bezwymiarowej wartości przecieku w czasie. Wyniki obliczeń wskazały wpływ zastosowanej struktury uszczelnienia na tłumienie fluktuacji ciśnienia oraz wartości przecieku przy różnych prędkościach obrotowych wirnika.

EN

This work aims to perform detailed time-dependent flow analysis of gas turbine stage model equipped with tip labyrinth seal against honeycomb or smooth land, in order to identify the noise generated aerodynamically. Two different sealing structures were investigated – honeycomb structure and smooth land. The main scopes of this investigation were evaluation of unsteady flow field behaviour, indication regions were the vorticity and broadband noise is generated. Also an impact of the sealing structure on the flow behind the rotor was checked. To evaluate results, acoustic pressure – p’ and Sound Pressure Level (SPL) values were used. Discharge coefficient, as a measure of non-dimensional leakage has also been inquired and compared. The results shown an influence of honeycomb structure, and rotational velocity of rotor on pressure fluctuations and noise damping.

Słowa kluczowe

PL

uszczelnienie labiryntowe; struktura plastra miodu; przepływ niestacjonarny; turbina gazowa; aeroakustyka

EN

labyrinth seal; honeycomb structure; unsteady flow; gas turbine; aeroacoustics

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 28, nr 59
• Strony: 76--85
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz.

Twórcy

autor

Szymański A.

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych, Politechnika Śląska

autor

Dykas S.

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych, Politechnika Śląska

Bibliografia

• 1. Alizadeh M., Nikkhahi B., Farahani A. S. and Fathi A.: Numerical study on the effect of geometrical parameters on the labyrinth-honeycomb Seal Performance, GT2014-25147. In: Proceedings of the ASME 2014”, 2014. ISBN 978-0-7918-4635-3
• 2. Ansys Fluent - User guide 8.16. Real Gas models”.
• 3. Bochon K.: Numerical investigation of fluid flow and heat transfer phenomena in selected parts of the gas turbine stage. Dissertation. Gliwice: Pol. Śl., 2012.
• 4. Childs D., Elrod D. and Hale K.: Annular honeycomb seals: test results for leakage and rotodynamic coefficients; comparisons to labyrinth and smooth configurations. ASME Journal of Tribology 1989, Vol. 11, Iss. 2, p. 293-300.
• 5. Dykas S., Wróblewski W. and Machalica D.: Numerical analysis of the losses in unsteady flow through turbine stage, “Open Journal of Fluid Dynamics” 2013, 3, p. 252-260.
• 6. Dykas S., Rulik S., Wróblewski W. and Chmielniak T. J.: Numerical method for modeling of acoustic waves propagation. ”Archives of Acoustics”2010, 53 (1), p. 35-48.
• 7. Dykas S., Rulik S., Wróblewski W. and Bochon K.: Optimization of tip seal with honeycomb land in LP counter rotating gas turbine engine. ”Task Quarterly” 2010, 14, No. 3, p. 189-207, 2010.
• 8. Hendricks R.: Environmental and customer-driven seal requirements. Seal Flow Code Development - 93, NASA CP-10136, p. 67, 1994.
• 9. Kryter K. D.:The handbook of hearing and the effects of noise: physiology, psychology and public health. Boston: Boston Academic Press, 1994.
• 10. Paolio R.: Rotating seal rig experiments: test results and analysis modeling. In: Proceedings of the ASME 2006, p. 1551-1559. ISBN: 978-0791842553.
• 11. Smalley A., Camatti M., Childs D., Hollingsworth J., Vannini G. and Cartet J.:Dynamic characteristics of the diverging taper honeycomb-stator seal. In: Proceedings of ASME 2004, p. 717-724. ISBN: 978-0791841730.
• 12. Waschka W., Zum Einfluss der Rotation auf das Durchflussverhalten und Wärmeübertragungsverhalten in Labyrinthdichtungen und Wellendurchführungen, Dissertation, Institut für Thermische Strömungsmaschinen der Universität Karlsruhe, 1991.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).