机械密封腔流场实验和数值模拟研究进展

机械密封腔内的流场行为对机械密封的性能有重要影响,国外对机械密封腔内的流场行为进行了广泛而深入的研究.综述了国内外对机械密封腔流场的研究情况,包括实验研究和数值模拟.实验研究主要是通过PIV、LDV等试验仪器测量不同机械密封腔结构内流场的速度、压力、固体颗粒分布等参数,掌握流场流动的规律,进而改善其操作环境;数值模拟主要是使用Fluent等CFD软件对流场的各参数、固体颗粒的轨迹等进行仿真,甚至可以模拟难以测量的复杂机械密封腔结构,其模拟结果与试验结果能够很好地相符,为更深入直观地理解机械密封腔内的流场行为提供了一个有用的工具.实验研究和数值模拟的研究结果对机械密封的研究与使用具有重要指导作用.     

基于FLUENT的机械密封腔内流场数值计算

应用软件FLUENT6.2对机械密封腔内流场进行了三维数值计算,通过求解三维层流N-S方程,得到了由注入冷却液和密封环旋转引起的复杂三维流场特性,应用压力修正方法和SIMPLE算法进行计算,得出流场特性对密封环冷却效果影响显著.     

基于Fluent的树型槽非接触式机械密封的仿真计算

为了研究树型槽非接触式机械密封在不同工况下的密封性能,确定相关参数的变化规律,通过计算流场分析软件Fluent,采用Gambit软件对树型槽非接触式机械密封三维泄漏模型进行网格划分。基于N-S方程,选用层流模型与SIMPLEC算法,对树型槽非接触式机械密封的三维流场进行了数值研究,计算求得了密封面压力场分布及泄漏量。改变几何参数及操作参数再次模拟,得到了不同参数下流场的压力及泄漏量,并分析了相关参数对树型槽非接触式机械密封的影响,给出了相关几何参数的最优选择区间。     

T型槽干气密封端面流场的数值模拟

为深入了解T型槽干气密封的端面流场特性,提高其运行稳定性,基于Navier-Stokes方程对端面流场进行了数值模拟.用Solidworks软件建立了T型槽干气密封的三维几何模型,并用Gambit软件对从整体模型中切割下来的计算区域划分网格;采用计算流体力学软件Fluent对端面流场进行了模拟仿真,得到了端面压力场的分布规律.结果表明:T型槽干气密封能产生较好的流体动压效应;使用Fluent软件分析T型槽干气密封性能是可行性的.     

动压型主泵机械密封注入水流场和温度场数值仿真研究

本文以ANDRITZ型核主泵用动压机械密封为研究对象,对机械密封的整体结构进行描述,建立其几何模型,使用ANSYS ICEM软件进行网格划分,并通过流体力学分析软件ANSYS FLUENT建立模型,分析其流场和温度场的分布情况。结果表明:该型机械密封腔内压力在密封端面处压力变化很大;流体在密封腔内侧,流速不稳定,呈波浪状分布;由于边界和材料的差异,动环和静环的温度分布规律并不一致,不同位置处温度梯度差异较为明显。     

复杂工况机械密封腔内两相流的流场特性分析

以汽液两相流理论及方法为基础,采用CFD混合多相流模型,对处于高温、高压、高速复杂工况的波纹管集装式机械密封装置密封腔内两相流场进行了数值建模和分析,得到了由冲洗口位置的不同和密封环旋转引起的复杂三维流场特性,对不同的冷却效果进行对比,得到了最佳冷却位置,分析了密封腔内的温度场、压力场和速度场,并对比分析了密封腔压力随着不同主轴转速和不同冲洗液入口速度所呈现的规律,为高参数复杂工况下波纹管集装式机械密封装置的结构优化设计提供了理论依据。     

射流预冷却发动机用喷嘴的数值模拟

采用计算流体动力学（CFD）方法,对气液喷嘴射流冷却两相流场进行数值模拟,采用混合模型的连续方程、动量方程、能量方程,相间考虑了相对（滑流）速度和漂移速度,数值模拟了喷嘴在进气道内采用垂直气流喷射方式下的流场分布,分析了液滴在流场内的轨迹和速度,沿飞行轨迹计算分析了射流预冷却对发动机性能的影响.结果表明,采用喷流预冷却方式所形成的温度场、压力场均匀,压力损失不大,可满足压气机进口条件要求.     

T型管流场混合多相流与欧拉多相流模型的数值研究

以计算流体动力学(CFD)的多相流数值计算理论及方法为基础,对处于复杂工况的T型管连接装置腔内流场进行了数值模拟分析,采用标准湍流模型和标准壁面函数对T型管接头内部流场进行了数值模拟;同时以混合模型求得的解作为用欧拉多相流模型的初始条件,采用欧拉多相湍流模型进行了对T型管接头内部流场数值计算.最后对两种模型计算得到的T型管接头内部流场的压力场、速度场及气相的体积分数(VOF)分布进行了对比分析.计算结果将指导的结构优化设计及失效分析.     

化工机械密封腔内流场的数值计算

应用软件FLUENT对化工机械密封腔内流场进行了三维数值计算,通过求解三维层流N-S方程,得到了由注入冷却液和密封环旋转引起的复杂三维流场特性,应用压力修正方法和SIMPLE算法进行计算,得出流场特性对密封环冷却效果的影响规律。     

涡旋压缩腔径向泄漏对内部流场影响的分析

为了揭示泄漏对涡旋压缩机压缩腔内部流场的影响,应用CFD技术对不同间隙尺寸下的涡旋压缩机内部流场的定常流动进行数值计算,通过改变轴向间隙,追踪一个选定的月牙形压缩腔,在一个循环周期内流场的变化,进而分析泄漏对涡旋压缩机压缩腔内部流场的压力场、温度场、速度场的影响,得到压缩腔的泄漏规律及最佳泄漏间隙,并将模拟结果与理论绝热过程进行比较,验证所采用数值技术方法的正确可行性。