Numerical Analyses of Static Characteristics of Liquid Annular Seals Based on 2D LBM-LES Model
Numerical Analyses of Static Characteristics of Liquid Annular Seals Based on 2D LBM-LES Model
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基于二维LBM-LES模型的液体环形密封静态特性数值分析
DOI：
10.1155/2021/6631557
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发表时间：
2021-03
影响因子：
1.6
通讯作者：
Guoyou Chen
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhenjie Zhang;Lulul Zhai;Jia Guo;Zuchao Zhu;Guoyou Chen
液体环形密封的静态特性和泄漏量对水轮机的水力效率有很大的影响。基于格子Boltzmann方法（LBM），结合不可压缩流体的D2 G9速度模型和大涡模拟（LES）湍流模型，建立了液体密封泄漏流量和静态特性的二维数学模型，其中参考压力的转换方程由Bernoulli方程推导。通过与实验结果、基于有限体积法（FVM）的计算结果以及三种密封在不同工况下的经验计算结果的对比，验证了所提出模型的有效性。结果表明，基于二维LBM的计算模型的泄漏预测最大偏差为4%，与有限体积法和理论方法相比，该计算模型将有效地提高密封泄漏的预测精度。
Static characteristics and leakage flow rates of liquid annular seals have great influences on the hydraulic efficiency of turbomachinery. In this paper, a two-dimensional (2D) mathematical model for predicting the leakage flow rates and static characteristics of liquid seal is established, based on the lattice Boltzmann method (LBM) combined with the D2G9 velocity model for incompressible fluid and large eddy simulation (LES) turbulence model, in which the transformation equation of reference pressure is developed with the Bernoulli equation. Moreover, the proposed model is validated by comparing with the experimental results, calculation results based on the finite volume method (FVM), and the results based on the empirical method of three seals under different operating conditions. The comparisons show that the maximum deviation in leakage prediction of the calculating model based on 2D LBM is 4%, and this calculating model will effectively improve the leakage prediction accuracy of the seals compared with the FVM and theoretical method.
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