螺旋槽上游泵送机械密封密封特性数值计算

建立考虑机械密封端面径向锥度的理论模型.采用有限元法求解修正的雷诺方程,得出螺旋槽上游泵送机械密封端面间液体的压力分布,分析不同黏度下膜厚、端面径向锥度对密封特性参数的影响规律.结果表明,螺旋槽上游泵送机械密封端面间液膜压力呈三维凸形曲面;液膜厚度越大,开启力越小,液膜刚度系数在某点取得峰值;径向锥度越大,径向压力峰值、开启力和摩擦因数越小,泄漏率在某点取得最小值;综合考虑较小密封泄漏量和较小摩擦因数,径向锥度取值范围为-1.5×10-4<β<-0.5×10-4较适宜.  

O形密封圈密封性能非线性有限元数值模拟

利用ABAQUS软件建立海底采油设备用O形密封圈轴对称模型,对其在不同压缩率、不同油压时的Von Mi-ses应力及密封面接触压力分布规律进行探讨,确定O形密封圈材料易失效位置;分析压缩率和油压对O形密封圈最大Von Mises应力、最大接触压力及最大接触压与油压压差的影响。结果表明:O形密封圈最大Von Mises应力、密封面最大接触压力随压缩率和油压的增加而增加,且O形密封圈在中低高压下的密封能力高于超高下的密封能力,为海底采油设备用O形密封圈的结构设计及选型提供相关参考。  

多工况机械密封性能实验装置及测控系统设计

建立了一套在不同压力、转速、温度条件下对机械密封性能进行实验研究的装置,其密封介质或隔离流体可为水、油、空气和气水混合物等,其主轴转速、介质或隔离流体压力、流量等参数可通过计算机调节.该实验台可对多种型式机械密封的密封性能进行实验研究,可对机械密封性能参数,如功率消耗,端面温度、膜压和膜厚,磨损量等,进行自动采集、存储及处理.采用该实验台对螺旋槽下游泵送机械密封进行了测试,结果表明该实验装置可满足要求.  

基于CFD方法的螺旋槽浮环密封性能分析

建立了螺旋槽浮环密封计算模型,提出了划分区域网格的方法,并确定边界条件.应用CFD-Fluent软件,计算了密封间隙流场速度压力分布,分析了各种工况对泄漏量、浮升力的影响,并与普通浮环密封进行了比较.结果表明:螺旋槽结构具有良好的动压效应,并且流场内出现明显的回流现象;轴颈转速、压差对泄漏量、浮升力影响显著.  

富气压缩机密封技术改造与试验研究

近几年来，透平压缩机通常用来输送大多数危险性工艺气体，这就要求其轴端密封达到介质的零泄漏或零逸出。因此对压缩机原接触式机械密封进行技术改造。通过多种密封的性能研究对比，将其改造为非接触式双端面干气密封，并附加测控系统保证干气密封的安全稳定运行。经过试验验证，双端面干气密封应用于富气压缩机上是完全可行的，成为高速透平压缩机轴端密封的首选。  

金属锥形密封性能的非线性有限元分析

利用ABAQUS软件建立水下采油树堵塞器用金属锥形密封轴对称模型,分析预紧状态时轴向位移和工作状态时介质压力对密封圈的Von Mises应力及密封面接触压力的影响,并确定能够实现初始预紧密封的轴向位移范围.结果表明:在塑性失效设计准则范围内,预紧状态时,随着轴向位移的增加,密封圈的Von Mises应力增加,密封面最大接触压力先显著增大后缓慢减少;工作状态时,随着介质压力的增加,密封件Von Mises应力增加,密封面最大接触压力基本不变,而密封接触面积逐渐增大,有利于密封的实现.  

基于CFD的端面空化对液膜密封稳态特性影响研究

基于满足质量守恒的空化模型，利用CFD FLUNET软件建立螺旋槽液膜密封端面三维模型，探讨螺旋槽结构参数对密封端面空化产生的影响规律，分析端面空化对密封端面间流体膜的开启力、液膜刚度、泵送率等的影响。结果表明:以液膜中气相体积分数变化为判据，空化效应随槽深和槽数的增加而增强，随槽径宽径比的增加呈现先增强后减弱的趋势，但随螺旋角的增加而减弱；考虑空化效应后，液膜开启力和泵送量的数值与未考虑时有所降低，但变化趋势基本一致，而液膜刚度在一定的螺旋槽结构参数范围内波动较大，影响液膜的稳定性。因此，端面空化易导致密封失效。  

基于Pro/E的机械密封的参数化设计

为了加快机械密封零件的设计速度,满足现场应用的需要,利用Pro/E自带的二次开发工具Pro/Toolkit和VC++编程语言开发了机械密封零部件的参数化设计应用程序,建立了机械密封的三维零件模型库。该程序能够对主要结构参数进行计算,实现机械密封零部件的参数化设计并且自动生成完整的零部件二维工程图。  

基于无限窄槽理论的双向多重组合螺旋槽液膜密封流场分析

基于无限窄槽理论推导螺旋槽液膜润滑非接触式机械密封压力分布公式，并校正螺旋槽进出口处的边缘影响系数；计算表征液膜密封性能的承载力、泄漏量、摩擦扭矩等参数，并进行验证；根据双向组合螺旋槽液膜密封的特点，提出基于权重叠加的流场计算方法，并以交错槽为例进行计算，并与Fluent模拟结果进行对比。结果表明：提出的边缘影响系数计算方法更为合理；利用叠加法计算双向组合槽流场得到的结果与Fluent模拟结果的误差在工程允许范围内，验证该方法的可行性，为工程设计与分析提供了可靠的计算方法。  

考虑表面粗糙度的液膜密封空化及承载能力分析

为进一步探索表面粗糙度对液膜密封影响，基于质量守恒的JFO空化模型，建立粗糙表面直线槽液膜密封物理模型，采用有限体积法离散控制方程并用Gauss Seidel松弛迭代法求解，分析表面粗糙度、膜厚及操作工况特征数对液膜密封空穴发生及承载能力的影响。结果表明：以空化面积比为判据，液膜中空穴区域随膜厚增大而增大但承载能力呈减小趋势，且两者均随工况特征数的增大而增大；在膜厚较小如低于5~6 μm时，较大表面粗糙度有助于促生空穴和提升承载能力，而在膜厚较大时，其影响减弱甚至被忽略；在较高工况特征数时，较大表面粗糙度对承载能力的提升影响明显，而在较低工况特征数时，较大表面粗糙度对空穴区域的增大影响明显