Parametri e test delle prestazioni della guarnizione a spazzola

La valutazione delle prestazioni delle guarnizioni a spazzola coinvolge parametri quali il tasso di perdita, le caratteristiche di isteresi, la forza di contatto tra le setole della spazzola e il rotore, nonché l'attrito e l'usura. La simulazione numerica costituisce un metodo cruciale per studiare le prestazioni delle guarnizioni a spazzola. Un modello numerico per le caratteristiche di isteresi delle guarnizioni a spazzola-sviluppato utilizzando il software agli elementi finiti ABAQUS-incorpora le interazioni di contatto tra le setole, nonché tra le setole e la piastra di supporto e il rotore; inoltre, viene introdotto lo smorzamento per migliorare la convergenza. Lo studio indica che aumentando il differenziale di pressione e il diametro delle setole si intensifica l'isteresi, mentre aumentando l'angolo di inclinazione delle setole la si attenua; la lunghezza libera delle setole ha solo un impatto limitato sull'isteresi. Il diametro delle setole è il fattore fondamentale che determina la forza di contatto tra le setole e il rotore, mentre anche l'angolo di inclinazione delle setole esercita una certa influenza sulla forza di contatto massima. È possibile utilizzare un modello di interazione della struttura del fluido-per analizzare gli effetti di parametri-come la differenza di pressione e le proprietà geometriche delle setole-sul campo di flusso della guarnizione e sulla deformazione delle setole.

Le prove sperimentali costituiscono un mezzo indispensabile per validare modelli numerici e acquisire dati prestazionali autentici. Per studiare le caratteristiche dinamiche delle setole delle spazzole, è possibile costruire un apparato sperimentale comprendente un sistema di aspirazione dell'aria, un sistema di tenuta e un sistema di misurazione; questa configurazione è dotata di un sistema di misurazione video ad alta-velocità per osservare la deformazione, lo spostamento, la stratificazione e i fenomeni di vibrazione delle setole sotto l'influenza del flusso d'aria ad alta-pressione. I fenomeni di vibrazione delle setole si verificano prevalentemente nelle regioni in cui la densità delle setole è relativamente scarsa e l'intensità di tali vibrazioni aumenta di pari passo con il rapporto di pressione. Per quanto riguarda le caratteristiche di attrito e usura delle guarnizioni a spazzola, è possibile utilizzare banchi di prova sperimentali specializzati per misurare la forza di attrito delle setole, la coppia di attrito e la forza radiale-consentendo così il calcolo del coefficiente di attrito-mentre l'entità dell'usura delle setole può essere quantificata utilizzando il metodo gravimetrico.