直筒式和阶梯式迷宫

直筒式和阶梯式迷宫

迷宫用于防止气体通过旋转设备和静止设备之间的间隙泄漏，从而降低效率。泄漏的空气被捕获在迷宫的各个级中。它可以是直筒式的（图 86）或阶梯式的（图 87）。阶梯式迷宫用于气体被压缩或膨胀的情况，分别导致旋转设备直径的减小或增大。在阶梯式迷宫中，静止设备（图 86 和 87 中用阴影表示）通常由蜂窝结构覆盖。

LABYRINTH 可以是单级的（只有一个尖峰）或多级的（多于一个尖峰）。只有在后一种情况下，直筒式和阶梯式迷宫之间的区分才有意义。因此，迷宫有三种类型：单级、直筒式或阶梯式。

**图86：** 直筒式迷宫的几何形状
$\begin{figure}\epsfig{file=Straightlabyrinth.eps,width=11cm}\end{figure}$

**图87：** 阶梯式迷宫的几何形状
$\begin{figure}\epsfig{file=Steppedlabyrinth.eps,width=11cm}\end{figure}$

迷宫的几何形状在计算过程中可以是固定的或可变的。对于固定几何形状，间隙距离 s 是常量。对于可变几何形状，该间隙定义为两个节点之间的径向距离（此功能仅在结构定义为存在轴对称单元的情况下有效，即全局 x 轴为径向方向，全局 y 轴为轴向方向）。这些节点必须是真正的结构节点，不应属于流体网络。在热力学计算过程中，此距离可以变化。几何形状是固定还是可变由 TYPE 参数决定。

控制迷宫流动的公式已在 [26] 中推导得出，排放系数的使用参考了 [58]、[53]、[15] 和 [116]。其表达式为：

$\displaystyle \frac{\dot{m} \sqrt{r T_{t_1}}}{A p_{t_1}} = \lambda \sqrt{ \frac... ..._{t_2}}{p_{t_1}} \right) ^2}{n - \ln \left( \frac{p_{t_2}}{p_{t_1}} \right) }},$

(69)

其中 $\lambda=1$ 用于以及：

$\displaystyle \lambda=\sqrt { \frac{ \left( \frac{n}{n-1} \right) }{1 - \left( \frac{n-1}{n} \right ) \left( \frac{s/t}{s/t+0.02} \right )}}$

(70)

对于称为携带因子。参数和的含义在下面解释。方程 (69) 与孔口方程形式相似，即对于较小的下游压力，流动变为超音速并发生壅塞。为了确定发生壅塞的压力比 $x=\frac{p_{t_2}}{p_{t_1}}$ ，需要求解以下隐式方程：

$\displaystyle x \sqrt{ 1 + 2 n - \ln x^2}=1.$

(71)

代码中使用的方程稍微复杂一些，还使用了其他参数（、、...）。

固定迷宫由以下参数描述（按 *FLUID SECTION 下面的行中的顺序指定，TYPE=LABYRINTH SINGLE、TYPE=LABYRINTH STRAIGHT 或 TYPE=LABYRINTH STEPPED 卡片）：

t：两个尖峰之间的距离（仅用于多于1个尖峰的情况）
s：尖峰顶部与定子之间的间隙
未使用
D：尖峰顶部的直径（对于阶梯式迷宫应使用平均值；直径用于计算流体横截面积 $\pi D s$ ）。
n：尖峰的数量
b：尖峰顶部的宽度
h：从腔室底部测量的尖峰高度
L：蜂窝单元的宽度
r：尖峰的边半径
X：尖峰与下一个台阶之间的距离（仅用于多于1个尖峰的情况）
Hst：台阶的高度（仅用于阶梯式迷宫）

柔性迷宫由以下参数描述（按 *FLUID SECTION 下面的行中的顺序指定，TYPE=LABYRINTH FLEXIBLE SINGLE、TYPE=LABYRINTH FLEXIBLE STRAIGHT 或 TYPE=LABYRINTH FLEXIBLE STEPPED 卡片）：

定义迷宫间隙的第一个节点的编号
定义迷宫间隙的第二个节点的编号
未使用
t：两个尖峰之间的距离（仅用于多于1个尖峰的情况）
D：尖峰顶部的直径（对于阶梯式迷宫应使用平均值；直径用于计算流体横截面积 $\pi D s$ ）。
n：尖峰的数量
b：尖峰顶部的宽度
h：从腔室底部测量的尖峰高度
L：蜂窝单元的宽度
r：尖峰的边半径
X：尖峰与下一个台阶之间的距离（仅用于多于1个尖峰的情况）
Hst：台阶的高度（仅用于阶梯式迷宫）

请查看图形以了解这些参数的含义。根据迷宫的类型，并非所有参数都可能需要。

示例文件：labyrinthstepped, labyrinthstraight。