Характерный пример использование высокоскоростной видеосъемки Revealer для исследования динамических характеристик щеточных уплотнений в роторных системах авиационного авиадвигателя.

Благодаря углубленным исследованиям отечественных и зарубежных ученых эффективность работы щеточных уплотнения становится все выше и выше. В определенной части двигателя классическое лабиринтное уплотнение заменяется щеточным уплотнением, что эффективно улучшает производительность авиадвигателя.

Уплотнительные конструкции является одним из ключевых компонентов современного авиационного двигателя, особенно уплотнение газового тракта в компрессоре, которое напрямую влияет на эффективность работы авиационного двигателя. Щеточное уплотнение представляет собой новый конструктив (см. на рисунке).

Исследователи разработали и произвели экспериментальный стенд для наблюдения за динамическими характеристиками нитей щеточного уплотнения, как показано на рисунке ниже.

Экспериментальная установка состоит из трех частей: впускной системы, системы герметизации и испытательной системы. Испытательная система оснащена высокоскоростной измерительной системой использущей алгоритмы корреляции цифровых изображений DIC (как показано на рисунке ниже) для наблюдения за деформацией и смещением щеточной проволоки под действием воздуха высокого давления.

Экспериментальная установка для наблюдения динамических характеристик щеточных нитей щеточного уплотнения представляет собой:

В ходе эксперимента воздух высокого давления поступает в герметичную камеру по газопроводу, а давление на входе регулируется клапаном регулировки давления. Что касается системы уплотнения, камера уплотнения в основном состоит из камеры впуска воздуха, регулировочной крышки и крышки камеры уплотнения, а испытательный образец уплотнения и основание уплотнения закреплены на регулировочной крышке болтами. Камера впуска воздуха может стабилизировать давление и расход в верхней части уплотнительного зазора. Между полостью воздухозаборника, регулировочной крышкой и полостью уплотнения должно быть установлено эластичное уплотнительное кольцо для предотвращения утечки газа. Высокоскоростная камера с корреляцией цифровых изображений используется для видеосъёмки процессов в герметичной камере, затем производится анализ записанного изображения, а нити извлекаются для поддержки воспроизведения изображения и данных реального процесс динамической эволюции щеточных нитей.

Экспериментальные результаты показывают, что нити щетки производят очевидную осевую деформацию под действием силы воздушного потока, и общая тдинамика такова, что пучки нитей прижимается к задней перегородке корпуса до тех пор, пока задняя перегородка не сжимается, а передний ряд нитей щетки приближается соседнему заднему ряду щеточных волокон До экструдирования последнего ряда щеточных волокон; некоторые из щеточных волокон не следуют за соседними щеточными волокнами после экструзии синхронно, образуя большой зазор между ними, и пучки щеточных волокон в целом неравномерно расположены в осевом направлении.

Явление вибрации в основном возникает в области, где плотность нити щетки относительно невелика. В то же время вибрация, создаваемая нитью щетки, увеличивается с увеличением коэффициента давления, и область, где явление вибрации нити щетки постепенно усиливается расширяется. Экспериментальные и численные результаты взаимоподтверждают друг друга.

Подводя итог, можно сказать, что динамические характеристики нитей щеточного уплотнения сильно влияют на производительность щеточных уплотнений, и исследование динамических характеристик щеточных нитей имеет большое значение. Обладая сверхвысоким пространственным и временным разрешением и скоростью передачи изображения, высокоскоростная камера является важным исследовательским экспериментальным устройством и имеет важное прикладное значение в области исследования динамических характеристик щеточных нитей щеточного уплотнения.