摘要：采用基于非線性Darcian多孔介質(zhì)模型的三維RANS方程耦合有限元分析接觸模型的數(shù)值方法,建立了考慮泄漏流氣動(dòng)力、刷絲間摩擦力以及刷絲與前后夾板間相互作用的刷絲變形預(yù)測(cè)模型,并對(duì)比分析了3種后夾板結(jié)構(gòu)對(duì)刷式密封泄漏特性、力學(xué)特性和傳熱特性的影響。所建模型可為刷式密封剛化效應(yīng)、摩擦熱效應(yīng)的研究以及先進(jìn)刷式密封的設(shè)計(jì)提供一定的技術(shù)支撐。數(shù)值計(jì)算得到的刷式密封泄漏量與實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)吻合良好,驗(yàn)證了數(shù)值方法的可靠性。研究結(jié)果表明:相比于典型后夾板結(jié)構(gòu)的刷式密封,后夾板環(huán)形槽結(jié)構(gòu)對(duì)泄漏量及壓力分布影響較小;刷絲束所受到的軸向氣動(dòng)力隨著壓比的增大近似呈線性增大;后夾板環(huán)形槽增加了下游刷絲束的壓力,減小了刷絲軸向變形量,可有效防止刷絲發(fā)生剛化效應(yīng),降低泄漏氣流對(duì)刷絲束造成的擾動(dòng);刷式密封高溫區(qū)出現(xiàn)在刷絲束與轉(zhuǎn)子表面接觸處,后夾板環(huán)形槽結(jié)構(gòu)可有效改善刷絲束與轉(zhuǎn)子內(nèi)部的溫度分布。