基于灰色关联度的微孔端面机械密封开启力共性影响参数分析

目前微孔端面机械密封采用的几何参数繁多,缺乏明确物理意义。为找出跨孔型的共性几何参数,基于Fluent多相流空化模型,针对矩形孔、菱形孔、椭圆孔端面机械密封,建立密封间隙流体的三维数值计算模型,计算得到144条开启力数据;在分析开启力和几何尺寸之间的关系、额外开启力产生机制的基础上,提出等效长度和等效宽度2个具有物理意义的几何参数;采用灰色关联度分析法,分析和验证等效长度、等效宽度、方向角、面积比对开启力的影响,发现4个因素对3种微孔密封的间隙流体开启力都有影响,但等效长度与等效宽度的影响较方向角、面积比大。     

临近空间载人舱舱门密封特性研究

为研究临近空间载人舱舱门密封特性,对临近空间载人舱舱门P形橡胶密封圈进行有限元压缩行为仿真分析,分析P形橡胶密封圈主副密封面密封接触宽度和接触应力随舱门间隙与舱门行程变化的规律,并根据该规律给出舱门压缩行程和舱门密封间隙的设计推荐值。基于ROTH泄漏模型推导出P形橡胶密封圈的总漏率模型,并计算该泄漏模型的稳态漏率值。通过舱门密封试验,对P形橡胶密封圈的总漏率进行验证。P形橡胶密封圈总漏率计算值与试验结果基本吻合,验证了P形橡胶密封圈总漏率模型的有效性。     

工艺参数对螺旋密封封液能力的影响分析

应用Pro/Engineer建立了螺旋密封流体域模型并且结合ANSYS有限元软件,对泵送流动、泄露流动进行了模拟分析,找到了不同工艺参数对螺旋密封封液能力影响的规律,对螺旋密封的实际应用提供理论依据。所建立的螺旋密封数值模型能够准确反应泵送流动与泄露流动时流场的分布情况;随着转轴的转速、密封介质的动力粘度以及螺旋长度的增大,封液的能力呈现出线性增长的变化趋势;随着螺旋密封结构齿顶间隙的减小,螺旋密封的有效防泄漏增强,封液能力明显加强。     

微观表面形貌对螺旋槽液膜密封空化发生的影响

为探索微观表面形貌对液膜密封空化的影响,基于满足质量守恒的JFO空化模型及坐标变换,建立考虑微观表面形貌的双坝区螺旋槽液膜密封数学模型;采用有限体积法离散求解控制方程,综合分析表面粗糙度、周向波度和径向锥度对螺旋槽液膜密封空化发生的影响规律。结果表明:相比而言,密封面计入微观表面形貌后,摩擦副液膜中空穴区发生位置分散且形状不规则;以空化面积比为判据,较大表面粗糙度对液膜空化促生虽起到积极作用,但数据较小,可忽略不计;锥度对液膜中空穴促生和抑制影响有限,波幅的增加显著促进液膜中空穴的发生;高频波数时,正锥度有利于降低液膜空化面积比,抑制空穴。     

航空发动机浮环密封上浮性能试验研究

采用电涡流传感器建立一套浮环密封上浮性能试验方法，该方法可定量地判断浮环密封临界浮起转速，精确地测量浮环密封中密封环的上浮量，并通过计算得到密封环偏心率随转速变化曲线。利用该方法开展某航空发动机浮环密封不同工况条件下上浮性能试验研究，上浮量测量结果与实际位移偏差满足工程测试精度，验证该方法的可行性。试验结果表明：上浮量测量结果与实际位移基本一致，浮环密封上浮性能与密封件两边压差、介质等因素有关；浮环密封正常工作时密封环会与壳体端面产生微动磨损，浮环密封设计时需要考虑微动磨损对浮环密封性能及寿命的影响。     

增材制造技术在超高膨胀封隔器中的应用

石油和天然气行业不断关注增材制造技术在航空航天和汽车行业的应用发展。研发了利用增材制造技术的超高膨胀封隔器,该封隔器的支承环系统由增材制造。增材制造设计大幅减少了支承系统的构件数量,同时显著提高了膨胀能力和额定压力。密封元件系统与增材制造支承环安装在一起,提供了极端膨胀比、零挤压间隙和对不规则孔的良好适应性。分析和测试结果表明:直径膨胀比高达111%,与常规封隔器相比,提高50%以上; 至少涵盖5种线重的套管(外径相同); 在148.89 ℃的温度下,密封元件能够保持压力68.95 MPa。介绍了增材制造技术、增材制造支承环概念、增材制造材料力学性能、密封元件系统优化和测试情况,以期给我国的完井作业提供借鉴。     

水轮机主轴磁流体密封摩擦功耗分析

纳米磁流体在水轮机主轴密封中摩擦功耗计算及其性能一直是影响装置设计与应用研究的瓶颈。以悬浮在顺磁性载液中不平衡旋度Ω≠1/2(rotν)的纳米磁流体为研究对象,通过Langevins,Navier-Stokes方程推导,得到纳米磁流体磁粒子摩擦功耗理论计算式,并且通过试验验证,试验与计算值相符。进一步的仿真研究发现,在水轮机主轴纳米磁流体密封装置中,齿槽(波谷)与极齿(波峰)对应的磁感应强度差值ΔB_(sum)对不平衡旋度影响较大,即ΔB_(sum)越大,此处纳米磁流体不平衡旋度越明显,纳米磁流体不平衡扭矩越大、密封压差越大、密封能力越好、摩擦功耗越大,反之亦然。     

基于ABAQUS的变截面橡胶密封条热应力与密封性分析

研究用于发动机油气分离器的乙烯丙烯酸酯橡胶密封胶条在不同温度下的强度和密封性能。借助于大型有限元分析软件ABAQUS建立橡胶密封胶条与配合壳体的有限元模型,采用Mooney-Rivlin模型,对不同温度下的密封胶条进行热应力计算分析,得到橡胶密封胶条在不同温度下的Von Mises应力、压缩率、接触应力和接触宽度。结果表明:随着温度的升高,密封胶条的Von Mises应力和密封胶条与壳体连续接触面上的接触应力逐渐增加,接触宽度基本不变,密封条的压缩率逐渐减小;密封胶条的Von Mises应力远小于橡胶材料的拉伸强度,满足强度要求;密封胶条连续接触面上的接触应力始终大于油气分离器的工作压力且接触宽度符合要求,橡胶密封胶条满足密封条件。