兩級刷式密封流動傳熱特性數(shù)值與實(shí)驗(yàn)研究*

（沈陽航空航天大學(xué) 航空發(fā)動機(jī)學(xué)院，遼寧省航空推進(jìn)系統(tǒng)先進(jìn)測試技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

0 引言

刷式密封是近些年來發(fā)展起來的一種新型航空密封，它的泄漏量相當(dāng)于傳統(tǒng)的迷宮密封的1/5～1/10[1]。在刷式密封的實(shí)際應(yīng)用中，因單級刷式密封承壓能力與封嚴(yán)能力有限，為有效解決刷式密封的承壓問題，通常采取多級刷式密封替代單級刷式密封的方法。隨著透平機(jī)械轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不斷提高，刷絲與轉(zhuǎn)子摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱量，該熱量以導(dǎo)熱的形式沿刷絲徑向傳遞，這使得刷絲加速氧化甚至出現(xiàn)熔斷現(xiàn)象，導(dǎo)致刷式密封的使用壽命與密封性能大大降低。目前關(guān)于兩級刷式密封流動與傳熱特性的文章鮮有發(fā)表，因此研究兩級刷式密封流動傳熱特性具有重要意義。

近年來國內(nèi)外學(xué)者對刷式密封流動傳熱特性進(jìn)行了大量研究。國外學(xué)者Flower[2]證實(shí)采用多級刷式密封替代單級刷式密封是解決高壓密封的有效方法；Pugachev A O等[3]建立了多孔介質(zhì)模型研究了多級刷式密封的泄漏流動特性，提出三級刷式密封因其復(fù)雜性需考慮進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，尤其是存在高旋流的情況；Hendricks等[4]對兩級刷式密封進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明，壓降對兩級刷式密封的泄漏量影響較??；文龍等[5]基于多孔介質(zhì)模型分析了刷絲安裝角度對分壓比的影響；王凱杰等[6]建立了緊湊二維叉排管束模型，研究表明，壓差主要集中在第二級刷絲束，壓力能轉(zhuǎn)化為動能導(dǎo)致第二級泄漏流動強(qiáng)于第一級；邱波等[7]建立了基于多孔介質(zhì)兩級刷式密封數(shù)值模型，通過實(shí)驗(yàn)與數(shù)值對比發(fā)現(xiàn)，考慮轉(zhuǎn)子的離心伸長效應(yīng)可更加準(zhǔn)確地預(yù)測泄漏量；孫丹等[8]建立了三維實(shí)體模型與多孔介質(zhì)模型，通過對比在不同壓比下，三維實(shí)體模型數(shù)值計算的泄漏量比多孔介質(zhì)模型數(shù)值計算的泄漏量與實(shí)驗(yàn)值更為接近，證實(shí)了三維實(shí)體模型的優(yōu)越性。綜上，現(xiàn)有文獻(xiàn)對于兩級刷式密封流場分布特性與傳熱特性研究較少，且大多基于多孔介質(zhì)模型，未進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，鮮有文獻(xiàn)基于三維實(shí)體流動傳熱求解模型并結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究對于流場分布特性與傳熱特性的研究成果報道。

本文建立了三維實(shí)體流動傳熱求解模型，設(shè)計搭建了刷式密封泄漏特性實(shí)驗(yàn)臺，實(shí)驗(yàn)研究了壓比對泄漏特性的影響，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值計算結(jié)果對比，在驗(yàn)證本文工況條件下的模型準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，研究了刷式密封傳熱特性以及影響兩級刷式密封泄漏特性與傳熱特性的因素。

1 刷式密封傳熱特性理論分析

1.1 摩擦熱流量的計算

摩擦熱流量Q由刷絲束與轉(zhuǎn)子之間的摩擦系數(shù)、刷絲束與轉(zhuǎn)子的法向接觸力以及刷絲束與轉(zhuǎn)子表面的相對線速度決定。計算公式為：

式中，μ為摩擦系數(shù)；Ff為刷絲束與轉(zhuǎn)子表面之間的摩擦力；Fn是刷絲束與轉(zhuǎn)子面法向接觸力；v是刷絲束與轉(zhuǎn)子表面的線速度；本文的刷絲材料為Haynes25，摩擦系數(shù)為0.3[9]。

刷絲與轉(zhuǎn)子間的法向接觸力Fn計算公式如下[10-11]：

式中，γbtp為刷絲束剛度；Δr為刷絲束與轉(zhuǎn)子表面的干涉量。

文獻(xiàn)[12-13]提出在無壓差到大壓差的范圍內(nèi)，刷絲束剛度γbtp的取值范圍是54.3～1 085.79MPa/m。在刷絲尺寸一定的情況下，刷絲束剛度γbtp僅與壓比有關(guān)。本文不妨假設(shè)在壓比為1.5～3.0的范圍內(nèi)，刷絲束剛度隨壓比線性變化，并通過文獻(xiàn)[14-15]線性插值法得出本文研究工況條件下的刷式密封摩擦熱流量，結(jié)果如表1所示。

表1 本文工況條件下的摩擦熱流量Tab.1 Friction heat flow under the conditions of this paper

1.2 刷式密封流動傳熱理論模型

1.2.1 流動控制方程

在對刷式密封的三維實(shí)體求解模型計算時，考慮其流動過程為湍流流動，主要包括連續(xù)方程和Navier-Stokes（N-S）方程[16-17]：

式中，div為散度算符；ρ為密度；t為時間；P為流體微元體上的壓力；Г為平均有效擴(kuò)散率；grad為梯度；U為速度矢量；u，v，w為速度矢量U在x，y，z方向的分量；Su，Sv，Sw為動量守恒方程的廣義源項(xiàng)，其表達(dá)式如下：

式中，μ為動力黏度；Fx，F(xiàn)y，F(xiàn)z為流體微元體上的質(zhì)量力，若質(zhì)量力只有重力，且Z軸豎直向上，則Fx=0，F(xiàn)y=0，F(xiàn)z=ρg；λ為第二黏度，一般取λ=-2μ/3。通常流場的湍流度與粘性系數(shù)多為各向異性，因此需要對標(biāo)準(zhǔn)的k-ε湍流模型進(jìn)行修正，修正后的RNG k-ε模型公式為：

采用理想氣體作為空氣介質(zhì)，因此滿足理想氣體狀態(tài)方程：

其中，R為理想氣體常數(shù)；M為摩爾質(zhì)量常數(shù)。

1.2.2 傳熱控制方程

刷式密封流體域傳熱控制方程為：

式中，div為散度算符；U為速度矢量；τ為切應(yīng)力；e為能量；ρa(bǔ)為空氣密度；u，v，w分別為x，y，z方向的流速；T為溫度；p為流體壓力；Ka為空氣導(dǎo)熱系數(shù)。

采用理想空氣進(jìn)行計算，空氣的黏性系數(shù)與溫度的變化關(guān)系為：

式中，S=116K；T0=273K；μ0=1.716×10-5kg（/m·s）。

刷絲束固體域傳熱控制方程為：

也可以表示為:

式中，t∞為流體表面溫度；tw為固體表面溫度；Δt=tw-t∞。將式（9）代入坐標(biāo)系坐標(biāo)可得到流固換熱微分方程：

2 兩級刷式密封數(shù)值計算模型

2.1 求解模型

圖1為刷式密封實(shí)驗(yàn)件實(shí)物圖與兩級刷式密封三維計算模型。本實(shí)驗(yàn)兩級刷式密封結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2所示。其中刷絲材料為鎳基高溫合金，彈性模量為213.7GPa。泊松比為0.29，比熱容為385.204J（/kg·K）。

3 多級刷式密封泄漏特性實(shí)驗(yàn)研究

3.1 實(shí)驗(yàn)裝置

圖4為多級刷式密封實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖。該實(shí)驗(yàn)裝置可以測量多級刷式密封泄漏量?？諝鈮嚎s機(jī)向儲氣罐內(nèi)充入高壓氣體，其最高壓力可以達(dá)到1.0MPa；氣流首先通過高精度主流量計，該流量計為大量程流量計（量程范圍：110～870Nm3/h），以獲得氣體總流量，副流量計為高精度小量程流量計（量程范圍：20～150Nm3/h），以獲得未通過氣缸的氣體流量。氣缸上設(shè)置有多級刷式密封安裝座，刷式密封實(shí)驗(yàn)件裝配在此安裝座上，并保證刷式密封件垂直于氣體來流方向；氣管與氣缸安裝座內(nèi)設(shè)置的引壓點(diǎn)相連，將各級氣流引入壓差傳感器進(jìn)行測量各級壓力；數(shù)據(jù)采集儀用于實(shí)時同步采集數(shù)據(jù)。

圖4 多級刷式密封實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖Fig.4 Physical diagram of a multi-stage brush seal experimental device

3.2 實(shí)驗(yàn)原理

圖5為本實(shí)驗(yàn)泄漏特性測試原理圖。該實(shí)驗(yàn)裝置主要測量泄漏量。空氣壓縮機(jī)將空氣壓縮至儲氣罐內(nèi)，待儲氣罐內(nèi)氣體壓力達(dá)到設(shè)定值，打開氣流通道開關(guān)，氣流穿過主流量計后，一部分流向副流量計所在支路并最終通向大氣，另一部分流向氣缸所在支路，此時氣缸安裝座上已裝配好多級刷式密封實(shí)驗(yàn)件，用于對來流進(jìn)行密封。由于該實(shí)驗(yàn)裝置僅有兩條支路，故可用主流量計獲得的總氣體流量減去副流量計獲得的氣體流量即為多級刷式密封泄漏量。

圖5 泄漏特性測試原理圖Fig.5 Schematic diagram of leakage characteristics test

3.3 泄漏特性數(shù)值與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

本文建立的三維實(shí)體流動傳熱模型的計算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比驗(yàn)證。同時對本文的求解模型進(jìn)行了網(wǎng)格無關(guān)性檢驗(yàn)，如圖6所示，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)目達(dá)到400萬時，迭代收斂后，繼續(xù)增加網(wǎng)格后，泄漏量并不隨著網(wǎng)格數(shù)量的增加而增加，因此最終確定網(wǎng)格數(shù)目為425萬。

圖7為兩級刷式密封在壓比分別為1.5-3.0下，泄漏量數(shù)值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比圖。從圖中可以看出，泄漏量與壓比近似呈線性正相關(guān)，且實(shí)驗(yàn)值泄漏量均略高于計算值，經(jīng)計算得出泄漏量誤差最大為12.01%。由于本實(shí)驗(yàn)零件存在配合間隙，使得在氣缸支路中一小部分氣體未經(jīng)過實(shí)驗(yàn)件泄漏到大氣中，故實(shí)驗(yàn)測量值略高于數(shù)值計算結(jié)果。

圖7 兩級刷式密封泄漏量數(shù)值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比Fig.7 Two-stage brush seal leakage value comparison with experimental results

4 多級刷式密封流動傳熱特性數(shù)值分析

4.1 壓力分布特性分析

圖8為兩級刷式密封在壓比為2.5時的軸向壓力分布云圖。由圖可知，上下游區(qū)域壓力保持不變，壓降主要發(fā)生在刷絲束區(qū)域，且末級刷絲束承受的軸向壓差較大。氣流從上游經(jīng)過刷絲束到達(dá)下游，軸向壓力逐漸降低，后擋板區(qū)域壓降變化較大，氣流在該區(qū)域內(nèi)流速增加，根據(jù)云圖可知，刷式密封中的刷絲束對氣流的封嚴(yán)特性起到了重要作用。

圖8 兩級刷式密封軸向壓力分布云圖Fig.8 Cloud pressure distribution of two-stage brush seals

圖9為刷式密封上表面、下表面、上游面和下游面示意圖。同時為了研究刷絲束內(nèi)部沿軸向位置分布規(guī)律，定義無量綱軸向相對位置a*：

式中，a為距刷絲束上游面的軸向距離；h表示刷絲束厚度。

圖9 刷式密封各表面示意圖Fig.9 Schematic diagram of each surface of brush seal

圖10為兩級刷式密封在壓比為2.5下，刷絲束上下表面沿轉(zhuǎn)子軸向的壓力分布圖與刷絲束上下表面徑向壓差沿轉(zhuǎn)子軸向的壓力分布圖。由圖可知，上下游刷絲束的上表面壓力均沿軸向略有減小，而下表面壓力則是由上游面壓力值逐漸降低至下游面壓力值，刷絲束上下表面間存在徑向壓差，而且徑向壓差隨著軸向距離的增大而增大，該現(xiàn)象可在圖11中看出，且下游刷絲束承受的徑向壓差大于上游刷絲束的徑向壓差，下游刷絲束徑向壓差梯度也大于上游刷絲束徑向壓差梯度，泄漏氣流在此壓差的作用下沿徑向向轉(zhuǎn)子表面流動，帶動刷絲向轉(zhuǎn)子面徑向移動，從而產(chǎn)生“吹下效應(yīng)”。

為了研究刷絲束內(nèi)部壓力隨徑向位置的分布規(guī)律，定義無量綱徑向相對位置r*：

圖10 刷絲束上表面與下表面軸向壓力分布Fig.10 Axial pressure distribution on the upper and lower surfaces of the brush tow

圖11 刷絲束上表面與下表面徑向壓差分布Fig.11 Radial pressure difference between the upper and lower surfaces of the brush tow

式中，L表示刷絲長度；r為距刷絲自由端的徑向距離。

圖12和圖13為兩級刷式密封在壓比為2.5下，刷絲束上游面和下游面沿刷絲束徑向的壓力分布圖與刷絲束上游面和下游面徑向壓差沿刷絲徑向的壓力分布圖。從圖12中可以看出，刷絲束圍欄高度以內(nèi)，上下游面的壓力值基本保持不變，在后擋板附近，壓力值迅速增加且增加的梯度逐漸減小，而刷絲束圍欄高度以外壓力值逐漸趨于平穩(wěn)。從圖13可以看出，下游刷絲束承受的軸向壓差更大，表明下游刷絲束對刷式密封的封嚴(yán)性能影響更大。

圖12 刷絲束上游面與下游面徑向壓力分布Fig.12 Radial pressure distribution on the upstream and downstream surfaces of the brush tow

圖13 刷絲束上游面與下游面軸向壓差分布Fig.13 Distribution of axial pressure difference between the upstream and downstream surfaces of the brush tow

4.2 速度分布特性分析

圖14為兩級刷絲束密封壓比為2.5時，刷式密封對稱面速度矢量分布圖。從圖中可以看出，氣流由上游通過刷式密封流至下游，流速從上游到下游逐漸增加，由于刷絲的阻滯作用，氣流流經(jīng)刷絲束時存在能量耗散，刷絲束根部氣流流動速度非常緩慢，而自由端與轉(zhuǎn)子面間隙區(qū)域流速較大，是由于刷絲自由端阻滯效應(yīng)小，能量耗散小。此外，相對于前級刷絲束，末級刷絲束承受更大的軸向壓降，故使得末級刷絲束與轉(zhuǎn)子面間隙區(qū)域氣流流動速度高于第一級刷絲與轉(zhuǎn)子面間隙區(qū)域流速，在軸向壓降的驅(qū)動下，在后擋板區(qū)域，氣流呈射流狀射出。

圖14 兩級刷式密封速度矢量分布圖Fig.14 Speed vector distribution of two-stage brush seal

4.3 溫度分布特性分析

圖15為兩級刷絲束壓比為2.5，干涉量為0.3mm，轉(zhuǎn)速為6 000r·min-1條件下兩級刷式密封的溫度分布云圖。從圖中可以看出，兩級刷式密封上游區(qū)域溫度較低，基本保持不變，經(jīng)過第一級刷絲束時，溫度有所增加，主要增幅區(qū)域?yàn)樗⒔z束與轉(zhuǎn)子面接觸區(qū)域，是由于該區(qū)域刷絲束與轉(zhuǎn)子摩擦產(chǎn)生熱量，一部分熱量分別向刷絲束根部與轉(zhuǎn)子以導(dǎo)熱的形式傳播，另一部分熱量以對流換熱的形式與氣體進(jìn)行熱量交換。當(dāng)氣流流經(jīng)末級刷絲束時，由于末級刷絲束承受較大的軸向壓差與徑向壓差，且隨著軸向壓差與徑向壓差的增加，末級刷絲束與其后擋板間的摩擦力增加，吹下效應(yīng)得以增強(qiáng)，刷絲束與轉(zhuǎn)子面徑向間隙減小，接觸力增大，進(jìn)而使得摩擦產(chǎn)生的熱量增加，摩擦熱以導(dǎo)熱的形式分別向刷絲束根部與轉(zhuǎn)子的熱量增加，而與氣體進(jìn)行對流換熱的熱量減小，故相對于第一級刷絲束，末級刷絲束溫度變化大，徑向溫差傳播更劇烈，且最高溫度出現(xiàn)在末級刷絲束后擋板區(qū)域。同時，氣體與刷絲束以對流換熱的形式的熱量逐級累加，氣體的內(nèi)能增加，使得下游區(qū)域溫度普遍高于上游區(qū)域。

圖15 兩級刷式密封溫度分布云圖Fig.15 Cloud diagram of temperature distribution of twostage brush seal

5 多級刷式密封泄漏與最高溫度影響因素分析

5.1 泄漏特性影響因素分析

5.1.1 刷絲排數(shù)對泄漏特性影響分析

圖16為兩級刷式密封在壓比為2.5下，泄漏量數(shù)值計算結(jié)果隨刷絲排數(shù)變化規(guī)律圖。根據(jù)圖16可知，泄漏量隨著刷絲排數(shù)的增加而減少，而且當(dāng)刷絲排數(shù)從10排到15排，泄漏量急劇減少；刷絲排數(shù)從15排到20排，泄漏量下降速度趨緩；刷絲排數(shù)大于20排后，泄漏量基本保持不變。這是因?yàn)樗⒔z排數(shù)的增加使得泄漏流動受到的阻礙作用加大，流體流動的有效流通面積減小，進(jìn)而達(dá)到了良好的密封效果。由此可見，在本文的研究工況下，刷絲束取為20排即可達(dá)到一個相對較低的泄漏量，在增加刷絲排數(shù)對刷式密封的密封性能影響不大。

圖16 刷絲排數(shù)對泄漏量的影響Fig.16 Effect of the number of brushing rows on leakage

5.1.2 后擋板保護(hù)高度對泄漏特性影響分析

圖17為兩級刷式密封在壓比為2.5下，后擋板保護(hù)高度對泄漏量的影響規(guī)律。由圖中可以看出，泄漏量隨后擋板保護(hù)高度的增加而增加，這是由于后擋板保護(hù)高度的增加使得后擋板不能提供給刷絲足夠的支撐，增加了刷絲的軸向彎曲變形，導(dǎo)致刷絲間的軸向間隙增加，因此泄漏量隨之增加，當(dāng)刷絲彎曲變形達(dá)到平衡狀態(tài)時，刷絲間的軸向間隙達(dá)到峰值，泄漏量將不會出現(xiàn)較大的變化，所以泄漏量隨著后擋板保護(hù)高度的增加的速度逐漸趨緩并達(dá)到最大值。由此可知，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整后擋板的保護(hù)高度有利于減小泄漏量。

圖17 后擋板保護(hù)高度對泄漏量的影響Fig.17 Effect of tailgate protection height on leakage

5.1.3 刷絲束與轉(zhuǎn)子表面間徑向間隙對泄漏特性影響分析

圖18為壓比為2.5的兩級刷式密封泄漏量隨刷絲束與轉(zhuǎn)子表面間徑向間隙的變化規(guī)律。根據(jù)圖18可知，泄漏量隨著徑向間隙的增加近似線性增加。當(dāng)徑向間隙從0mm逐漸增加到0.5mm時，泄漏量增加了27.6%，這主要是因?yàn)樗⑹矫芊庥行Я魍娣e隨著徑向密封間隙的增加而增大，有效流動面積直接影響了刷式密封的泄漏特性，因此刷式密封泄漏量隨徑向密封間隙的增加而增大。由此可知，刷絲與轉(zhuǎn)子間的徑向間隙對刷式密封的泄漏量具有重要影響，因此在刷式密封的實(shí)際工作過程中刷絲與轉(zhuǎn)子間的徑向間隙不宜過大，否則會嚴(yán)重影響刷式密封的密封性能。

圖18 徑向間隙對泄漏量的影響Fig.18 Effect of radial clearance on leakage

5.2 最高溫度影響因素分析

5.2.1 壓比對最高溫度影響分析

圖19為兩級刷式密封的壓比為1.5-3、轉(zhuǎn)速為6 000r·min-1，干涉量為0.3mm時的最高溫度的變化規(guī)律。根據(jù)圖19可知，最高溫度隨壓比的增大而上升，當(dāng)壓比從1.5逐漸增加到3時，最高溫度從310.40K上升到330.67K，最高溫度上升了6.5%。引起該變化的原因是隨著壓比的增加，刷絲受到的氣動力與徑向壓力增加，在氣動力的作用下，刷絲束向后擋板靠攏，刷絲與刷絲間的間隙變小，刷絲與后擋板導(dǎo)熱效應(yīng)加強(qiáng)，與氣流間的對流換熱減弱[18]，而隨著徑向壓力的增加，刷絲束與轉(zhuǎn)子間的接觸力加大，摩擦效應(yīng)增加，產(chǎn)生了更多的摩擦熱，因此最高溫度隨著壓比的增加而逐漸增加。

圖19 最高溫度隨壓比的變化Fig.19 Variation of maximum temperature with pressure ratio

5.2.2 轉(zhuǎn)速對最高溫度影響分析

圖20為兩級刷式密封在轉(zhuǎn)速為1 500～6 000r/min，壓比為2.5，干涉量為0.3mm時的最高溫度的變化規(guī)律。根據(jù)圖20可知，隨著轉(zhuǎn)速的增加最高溫度也隨之上升，當(dāng)轉(zhuǎn)速從1 500r/min到6 000r/min時，最高溫度由301.03K到325.41K，溫度上升了8.1%。引起該變化的原因是隨著轉(zhuǎn)速的增加，轉(zhuǎn)子受到的離心力增加，刷絲與轉(zhuǎn)子面間的間隙隨著轉(zhuǎn)速的增加而減小，引起刷絲與轉(zhuǎn)子間的接觸力增大，從而產(chǎn)生的摩擦熱流量增多，同時因轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)過程中存在動不平衡，增加了轉(zhuǎn)子與刷絲束的碰磨機(jī)會，有時甚至產(chǎn)生的溫度會超過刷絲熔點(diǎn)，致使刷絲磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致密封性能變差。

圖20 最高溫度隨轉(zhuǎn)速的變化Fig.20 Variation of maximum temperature with speed

5.2.3 干涉量對最高溫度影響分析

圖21為兩級刷式密封在轉(zhuǎn)速為6 000r/min，壓比為2.5，干涉量為0.2～0.35mm時的最高溫度的變化規(guī)律。根據(jù)圖21可知，隨著干涉量的增加，最高溫度也逐漸上升，并且隨著干涉量的增加，梯度逐漸降低。當(dāng)干涉量從0.2mm變化到0.35mm時，兩級刷式密封最高溫度在314.1K到331.1K之間變化，最高溫度增加了5.4%。這是因?yàn)楦缮媪康脑黾樱苯佑绊懥怂⒔z束與轉(zhuǎn)子間的接觸力，接觸力的增加使得摩擦熱效應(yīng)得以加強(qiáng)，所以最高溫度隨著干涉量的增加而增加。

6 結(jié)論

本文在驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，通過建立多級刷式密封三維實(shí)體流動傳熱特性求解模型，數(shù)值分析了兩級刷式密封流場與溫度場分布特性，研究了刷式密封的泄漏量的影響因素：刷絲排數(shù)、后擋板保護(hù)高度以及刷絲與轉(zhuǎn)子表面間的徑向間隙，此外，還研究了刷式密封最高溫度的影響因素：壓比、轉(zhuǎn)速以及干涉量，得到以下結(jié)論：

1）刷式密封上下游區(qū)域壓力整體保持不變，壓降主要在刷絲束區(qū)域，末級刷式密封承受的軸向壓差與徑向壓差較大，上表面壓力基本無變化，下表面隨著軸向距離的增加而急劇下降，在刷絲束圍欄高度以內(nèi)，上下游面的壓力值趨于平穩(wěn)，在后擋板周圍，壓力值迅速增加且增加的梯度逐漸減小，而刷絲束圍欄高度以外壓力值逐步趨于穩(wěn)定；氣流速度在刷絲束上游區(qū)域基本保持一致，后擋板區(qū)域氣流速度最大且氣流呈射流狀噴出。

2）刷式密封的泄漏量隨著刷絲排數(shù)的增大而較小，隨著后擋板保護(hù)高度的增加而增加，隨著刷絲與轉(zhuǎn)子表面間的徑向間隙而顯著增大，當(dāng)刷絲排數(shù)達(dá)到一定的數(shù)量后，泄漏量基本保持不變，合理的設(shè)置后擋板保護(hù)高度可有效降低泄漏量，刷絲與轉(zhuǎn)子表面間的徑向間隙不宜過大。

3）刷式密封上游區(qū)域溫度較低，刷絲自由端區(qū)域溫度較高，下游區(qū)域溫度比上游區(qū)域溫度高，末級刷式密封刷絲自由端溫度最高；隨著壓比、轉(zhuǎn)速以及干涉量的增加，最高溫度隨之增加，其中對最高溫度的影響最大的是干涉量，近似呈線性增加。