考虑空化效应的微孔端面机械密封泄漏量计算及机理的研究

微孔端面机械密封泄漏量的数值计算方法和机理都不明确。基于质量守恒的JFO空化边界条件建立了微孔端面机械密封的数值计算模型。数值计算结果表明沿着泄漏方向的不同截面的流量并不相等,所以必须要选择合理的积分截面才能计算出正确的泄漏量。根据径向流量场、周向流量场和压力场的分析,讨论了沿着泄漏方向流量不等的原因,揭示了空化效应和动压效应形成高压区,造成泄漏方向流体沿周向运动,从而降低了泄漏量。最后给出了微孔端面机械密封泄漏量计算的公式和方法。     

考虑空化效应的微孔端面机械密封泄漏量计算及机理

针对微孔端面机械密封泄漏量的数值计算方法和机理都不明确,基于质量守恒的JFO空化边界条件建立了微孔端面机械密封的数值计算模型。数值计算结果表明沿着泄漏方向的不同截面的流量并不相等,所以必须要选择合理的积分截面才能计算出正确的泄漏量。根据径向流量场、周向流量场和压力场的分析,讨论了沿着泄漏方向流量不等的原因,揭示了空化效应和动压效应形成高压区,造成泄漏方向流体沿周向运动,从而降低了泄漏量。最后给出微孔端面机械密封泄漏量计算的公式和方法。     

等边三角形微孔端面机械密封多楔现象对性能的影响

微孔端面机械密封是通过设计改变微孔的几何特性以期望得到更优的密封性能,但几何特性如何影响密封性能却缺乏机理上的研究和指导。结合流体楔效应理论,采用数值计算的方法,基于Fluent多相流空化模型,针对等边三角形微孔端面机械密封,建立了其中1个微孔周期的间隙流体的3维数值计算模型,研究不同方向角下等边三角形微孔几何特性的改变对泄漏率和开启力的影响。首先,使用了流动因子判定流动状态、网格无关性分析确定网格尺寸、文献计算结果对比等方法,保证了数值计算模型的正确性。然后,结合楔效应理论与压力云图分析,提出了多楔现象,即：等边三角形微孔存在3个性质不同的楔。方向角的变化改变了各楔与密封端面旋转线速度间的夹角,故各楔的性质与强度随方向角的变化而变化。流体流经各楔,会产生不同的楔效应,多楔效应的组合影响了压力分布,最终决定了密封性能。最后,基于多楔现象,研究了等边三角形微孔端面机械密封的泄漏率与开启力。低压差下,方向角α=40 °时泄漏率最小;高压差下,α=110 °时泄漏率最小;增大转速将强化泄漏率的变化趋势。开启力在α∈[0 °,120 °]时,先减小后增大,α=60 °时开启力最小;当α∈[0 °,40 °]及α∈[100 °,120 °]时,开启力随转速增加而增大;当α∈[40 °,100 °]时,开启力随转速增加而减小。     

表面织构底部构形对液体润滑机械密封性能的影响

表面织构负压区“空化”行为严重影响织构化密封端面整体密封性能。采用激光加工技术在碳化硅密封环端面制备出平底、左倾斜、右倾斜等3种底部形状的正方形凹坑织构,通过自主搭建的高速密封试验机开展试验,研究不同转速和轴向载荷条件下底部构形对端面摩擦系数、泄漏量及温度等密封性能参数的影响;利用Fluent17.0软件模拟分析3种底部构形截面的压力和流线分布。结果表明：随转速及轴向载荷的增大,底部左倾斜织构能显著减小端面摩擦系数和抑制泄漏,降低密封端面热量,有效改善机械密封性能;轴向载荷为110～140 N,转速在7 000 r/min时,底面左倾斜织构可获得最佳的综合密封性能;底部左倾斜织构入口处的负压区面积显著减小,流体介质的“空化”行为得到有效抑制,织构区域内流线复杂而紊乱,回流更强烈,流体微动压效应更明显。     

高速动压密封的气液两相性能对比分析和试验

为明确气相介质和液相介质分别对高速流体动压密封性能的影响,进行两种相态的密封性能对比分析与试验研究.分别建立动压密封端面流体域的气相和液相数值分析模型,分析转速、压差、槽深、槽数、槽坝比等操作参数和端面结构参数对动压密封气相和液相的泄漏量、开启力等性能的影响.自主研制动压密封试验装置,进行变转速、变压差和密封端面磨损试验,得出了转速、压差等操作参数对密封气相泄漏率、液相泄漏率和端面磨损率的影响.数值模拟和试验研究结果表明:相同的转速和压力时,液相密封开启力和泄漏量都比气相密封更大;不同结构参数下,气相和液相密封开启力均有极大值,气相密封和液相密封开启力达到极大值的最优结构参数有所不同,液相密封的最优槽坝比、最优槽数较气相密封小,液相密封开启转速较气相密封低,说明液相动压密封比气相动压密封更容易开启;低速时密封端面磨损较严重,高速时密封端面几乎无磨损,动压密封更适合在高速工况下运行.     

复合槽孔织构化端面机械密封性能的研究

针对机械密封端面单一螺旋槽和单一椭圆微孔织构,提出一种新型的结合螺旋槽、椭圆微孔的复合槽孔织构类型,在建立复合槽孔织构化机械密封端面理论模型的基础上,通过数值求解的方法对比考察单一螺旋槽、椭圆微孔织构化和复合槽孔织构化端面机械密封性能间的差异,分析3种织构化端面的流场特性。计算同一工况条件下3种织构化端面的承载力F、泄漏量Q及膜刚度K,分别考察织构深度h_p、密封间隙h_0、织构面积率S_p、动环旋转速度n及压力比p_i/p_o对3种织构化端面机械密封性能的影响。结果表明:螺旋槽织构能显著提高机械密封端面的承载力和膜刚度,而椭圆微孔织构对降低泄漏量有较大贡献;在较小的织构深度和密封间隙下,复合槽孔织构可获得相对较小的泄漏量和良好的承载力及膜刚度。     

倾斜菱形孔端面密封的性能研究

基于流体润滑理论模型,采用数值模拟的方法分析几何参数和操作参数对机械密封泄漏率、液膜刚 度和开启力的影响规律,探讨倾斜菱形孔上、下游泵送效应对密封性能的影响机理。结果表明,双向倾斜菱形孔织 构端面能够使机械密封的动压效应显著增强,泄漏率明显降低及液膜稳定性更可靠;在较低转速时,双向倾斜菱形 孔织构可使密封端面迅速打开,能够有效减少启动时两端面间的摩擦和磨损,同时还能降低倾斜菱形孔织构密封的 泄漏率;在研究的工况条件下,非倾斜菱形孔织构密封的液膜稳定性(即变工况自适应能力)在三者(即双向、单向与 非倾斜菱形孔织构密封)中是最佳的;并得到了倾斜菱形孔端面密封的反向开孔比、孔倾角、面积比和孔深等几何参 数的优化取值范围。     

L形槽织构化机械端面密封性能的研究

针对L型槽织构化机械端面密封,建立理论模型,利用基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)的数值模拟方法研究L型槽表面织构在不同槽深、槽型长宽比、偏转角度及动环转速下的密封性能。结果表明:L型槽的动压效应能改变密封端面的压力分布;随偏转角度的增大,密封端面承载力和泄漏量呈波浪式变化规律;偏转角度为225°、长宽比为1的L型槽能改善高速条件下机械端面密封承载能力,并能维持端面泄漏的稳定。     

动压式机械密封技术及相关问题研究

流体动压机械密封和流体静压机械密封都是非接触式机械密封。流体动压密封是利用流体动压效应产生流体动压承载能力,使密封面完全分开的密封,其理论基础仍然是雷诺方程。在流体动压密封中摩擦副表面的分离和承受挤压载荷是靠流体在摩擦力作用下从间隙收敛部分压出产生作用力来实现的。收敛间隙是通过在密封面上开槽、开口或台阶来产生的。这些槽的轴向深度与密封面流体膜处在同一量级,为m量级。     

机械密封混合摩擦微极流场数值模拟

机械密封混合摩擦求解涉及到弹性变形和流体动力润滑之间多物理量的流固耦合作用,计算难度较大,没有现成的商业软件可直接解决这个问题,因此采用C语言编程计算。考虑微极流体效应构建了混合摩擦的力学和数学模型,并利用有限差分法进行数值求解,获得了不同微极参数下内部流场的压力分布及机械密封泄漏量数值。计算结果表明,微极参数耦合数和特征长度的增加将使液膜的压力增大,从而减小内外压差使泄漏量下降,保证了密封的可靠性。     

Banach代数中的行列式理论

探讨了 Banach 代数中的行列式理论.给出了具有单位元的迹 Banach 代数具有行列式的充要条件.     

非织造布滤料性能及过滤过程的研究进展

对近年来非织造布滤料的研究进展做了简要综述,介绍了内部结构的研究及表征、过滤性能及其影响因素、过滤过程的计算机模拟,指出进一步发展所需要解决的问题。     

Towards Excellence in Science Chinese Academy of Sciences

<正>May 26,2014,BeijingScience is a human enterprise in the pursuit of knowledge.The scientific revolution that occurred in the 17th Century initiated the advances of modern science.The scientific knowledge system created by human beings,the tremendous productivity brought about by science,and the spirit,methodologies and norms formulated in scientific practice since the 17~(th)Century have long become essential elements of     

SCIENCE CHINA Technological Sciences SUBJECT INDEX TO VOLUME 57(2014)

<正>~~     

单面约束系统的微分变分原理与运动方程

研究单面约束力学系统的微分变分原理和运动方程。方法利用Ｄ＇Ａｌｅｍｂｅｒｔ原理建立Ｄ＇Ａｌｅｍｂｅｒｔ－Ｌａｇｒａｎｇｅ原理．Ｊｏｕｒｄａｉｎ原理和Ｇａｕｓｓ原理,结果与结论得到系统的微分变分原理和带乘子的Ｅｕｌｅｒ－Ｌａｇｒａｎｇｅ形式,Ｎｉｅｌｓｅｎ形式和Ａｐｐｅｌｌ形式的运动方程。     

q-树的重构性

q 是一个正整数,所谓 q-树的图是递归定义的:最小的 q-树是完全图 K_q,一个 n+1阶的 q-树是通过在 n 阶 q-树上加上一个新点并连接这点与 n 阶 q-树中任意 q 个互相邻接的点而获得,其中 n≥q.1-树我们通常称为树.在本文中,证明了对任意正整数 q,q-树是可重构的.     

β-环糊精-毛细管区带电泳分离扑尔敏对映体

采用毛细管区带电泳模式,以β-环糊精为手性选择剂分离了药物扑尔敏的光学对映体.考察了在不同背景电解质 pH 值尤其是较低 pH 值下环糊精浓度对对映体表观淌度差的影响,并研究了有机改性剂尿素在分离中的作用.     

层状球形夹杂复合材料的弹性模量

利用层状球形夹杂在无限大基体中的局部化关系及平均应力场理论,给出了一种方法来分析含 n 种层状球形夹杂所构成复合材料的弹性模量.对于文献给出的空心玻璃球和高分子基构成的复合材料,该理论的预测与实验吻合很好.当表层稍失时,该理论退化为传统的 Mori-Tanaka平均应力场理论.     

CVD涂层硬质合金刀具的失效机理

通过系统的实验研究和理论分析,揭示了 CVD(化学气相沉积)涂层硬质合金刀具在磨损和破损状态下的不同的失效机理,并在机理分析的基础上,阐明了涂层硬质合金刀具对于切削条件的特殊适应性.     

特征关系与工艺决策

从并行工程的原理出发,提出了一个基于特征的并行 CAPP 系统.在特征建模的基础上,系统能够推理特征之间的关系,产生零件的特征向量图;利用加工知识库,通过动态规则匹配,系统可以确定特征的加工方法、加工参数及其加工顺序;通过优化确定最佳的工艺计划.