Analysis for Incompressible Flow in Annular Pressure Seals

Abstract

An analysis is developed to calculate the static and dynamic characteristics of annular eccentric seals. Effects of inertia forces in the film, tapered geometry and rotor misalignment are taken into account. Derivation of the governing equations for incompressible flow is based on the Navier-Stokes equations, the continuity equation and a turbulence model using the nonlinear analysis developed by Elrod and Ng. The inlet boundary conditions define the initial swirl and the pressure drop due to the fluid acceleration. Perturbation of the flow variables yields a set of zeroth-order and first-order equations. Integration of the zeroth-order equations yields the steady-state solution which defines the seal leakage, the static load and the moment of misalignment. The eccentric and misaligned rotordynamic coefficients are obtained by integration of the first-order pressure equations. Comparisons are made between the stiffness, damping and inertia coefficients derived herein and both theoretical results based on other models and experimental data which were previously published.

The relative influence of the different zones with fluid-structure interaction on the dynamic behaviour of hydraulic machines

“…The dynamic coefficients do not depend very strongly on the statie rotor position, as long as the static eccentricity does not exceed half of the clearance [3,4]. Under this condition the matrices 4) show an antimetric behaviour…”

Comportement dynamique linéaire et non linéaire des paliers et des joints

“…Ces conditions de fonctionnement apparaissent notamment dans les calculs de joints d'étan-chéité annulaires (sur les turbopompes). Nous allons présen-ter dans les paragraphes suivants une synthèse des travaux réalisés sur ce thème au LMS ( [3,4] et [5,6]). …”

Activité de la division " Applications industrielles de la mécanique des fluides ". L'influence de joints annulaires lisses sur le comportement dynamique de ligne d'arbres de machines hydrauliques

“…Dans ce cas, il n'est plus nécessaire d'introduire le coefficient de prérotation car les conditions dans la section d'entrée sont détermi-nées par l'écoulement amont. Pour comparaison, on a présenté éga-lement sur la figure 15 les résultats obtenus avec le code MESALIGN à partir de la méthode des perturbations appliquée aux équations du film mince (forces d'inertie moyennées, Simon et Frêne [16)). Cette méthode sera commentée dans le paragraphe suivant.…”