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多级刷式密封摩擦热效应及温度分布均衡性数值研究

多级刷式密封各级最高温度逐级递增，存在温度分布不均衡现象，严重影响整体封严性能与使用寿命。建立多级刷式密封摩擦热及换热耦合三维实体求解模型，分析对比改型前后多级刷式密封各级温度分布特性，研究结构参数对多级刷式密封温度分布均衡性影响规律。研究结果表明：各级干涉量逐级递减、后挡板保护高度逐级提高与各级刷丝结构参数差异化均可改善温度分布均衡性，整体最高温度由555K分别降低至397K、495K与392K，分别减少28.47%、10.49%与28.86%；各级最高温度分别减少12.7%，提高2.28%，减少12.8%；各级最高温度标准差σ分别减少86.53%、54.76%与88.89%；第二级最高温度增长率分别减少2.71%、27.24%与2.71%；第三级的最高温度增长率分别减少42.70%、54.76%与42.97%，有效地改善多级刷式密封温度分布均衡性。改型设计相比传统多级刷式密封结构，摩擦热量传递至刷丝比例由16.15%降低至9.28%，减少6.87%；摩擦热传递至转子比例由82.21%升至89.89%，提升7.68%，有效地改善温度分布均衡性。