摘要：针对接触式两级指尖密封在高压差和高速运转条件下泄漏量大、级间压降不均、最高温度高等问题，为此，本文提出一种基于田口法的多目标优化设计方法。首先，建立了考虑流体流动、传热和摩擦热效应的多孔介质模型。然后，采用正交试验设计，选取指尖靴高度、后挡板高度、密封片层数等6个关键参数，构建L25(65)正交表，进行了25组仿真试验。通过流体传热仿真计算泄漏量、级间压降和最高温度等性能指标，结合均值和方差分析，确定了各参数的影响规律。研究结果表明，一级指尖靴高度和后挡板高度对泄漏量和级间压降影响最大，密封片层数对最高温度影响显著。最终优化得到的参数为：一级指尖靴高1.6 mm，二级指尖靴高1.2 mm，一级和二级后挡板高均为0.8 mm，密封片层数均为3层。优化后，在0.3 MPa压差、18 000 r/min转速下，泄漏量降低约40%，级间压降比率降低约20%，最高温度降低6K。基于田口法的优化设计方法能有效改善两级指尖密封性能，减少泄漏量，均衡级间压降，降低最高温度，为密封结构优化提供了理论依据。
文章目录
0引言
1 物理模型
2 指尖密封的流动与传热特性研究
2.1流动与传热模型的简化假设
2.2流动与传热方程
2.3孔隙率及润湿面积的计算
2.4摩擦热计算
3 数值计算模型
3.1求解域及网格划分
3.2网格无关性验证
3.3边界条件
3.4数值模型与实验模型的正确性验证
4 两级指尖密封流场分析
4.1两级指尖密封压力分布特性
4.2 两级指尖密封速度分布特性
4.3 两级指尖密封温度分布特性
5结构优化分析
5.1基于田口法的两级指尖密封的多目标优化设计
5.2确定优化目标及优化因子
5.3正交试验设计
