毫米级不同形状方向性孔流体动压特性对比研究

为提高多孔端面密封的流体动压特性,提出了毫米级多孔端面结构.针对密封端面间液膜空化现象问题,运用基于质量守恒的JFO空化理论建立了不同形状方向性孔(圆形、椭圆形、菱形)的理论分析模型,采用有限差分法求解了密封端面间流体膜压的Reynolds控制方程,获得了端面膜压分布图,从而在密封端面内外压差相等(即只考虑动压效应)的情况下对比分析了转速n、方向因子γ、倾斜角β等参数对毫米级不同形状方向性孔的流体动压特性的影响规律.研究结果表明:不同形状方向性孔的流体动压特性存在较大差别,方向因子γ越小、倾斜角β=0°的椭圆孔动压特性最佳,而方向因子γ越大、倾斜角β=45°的菱形孔的动压特性差.该研究方法对多孔端面密封理论和工程实践具有重要的应用价值.     

机械密封端面的动压效应研究

通过机械密封端面运动状况实验 ,讨论了机械密封端面倾斜而产生的动压效应对端面稳定的影响 ,提出动压作用下机械密封端面开启失效机理 ,分析了机械密封端面开启失效与动环密封圈摩擦力等各种因素的必然关系     

不同表面织构方向性孔动压效应研究

为提高多孔端面密封的动压效应,提出了表面织构方向性孔结构。考虑密封端面液膜中的空化现象,应用JFO空化理论建立了不同表面织构(圆形、椭圆形、菱形)和方向性(平行或垂直速度方向)孔的理论分析模型,运用有限差分法求解Reynolds控制方程,获得了织构密封表面膜压分布,从而求得开启力,并探讨了其动压效果机理。结果表明:不同表面织构方向性孔的动压效应存在较大的区别,即垂直于速度方向的孔要比平行于速度方向的孔动压效应好,且垂直速度方向的椭圆孔动压效应最好,而平行于速度方向的菱形孔的动压效应最差。     

双向旋转树型槽密封端面气膜动压特性

基于气体润滑理论,建立了双向旋转树型槽干式气体端面密封的数学分析模型,对比了双向旋转树型槽与螺旋槽密封端面的压力分布,讨论了树型槽的动压开启特性,以及操作参数对密封特性参数的影响规律。结果表明,双向旋转树型槽干气密封不仅能够实现双向旋转,而且具有较好的动压效应。双向旋转树型槽干气密封的动压效应受压缩数、密封压力等操作参数及端面间气膜厚度的影响显著,压缩数增加,动压开启能力增强;密封压力增加,动压开启能力降低。     

不同T形动压槽液膜密封性能对比分析

针对T形槽机械密封摩擦副密封环端面间的液膜密封性能问题,建立了收敛形、直角形和发散形3种形式的动压槽液膜几何模型;并对3种不同形式动压槽的液膜流场进行了数值计算,得到了对应端面流场的压力分布。讨论了不同工况对3种槽形结构密封性能的影响并进行对比分析。结果表明:3种槽形结构的端面液膜压力分布规律相同,端面液膜压力均在左侧槽底部达到最大值,且动压槽两侧具有明显的压差,能够产生明显的动压特性;3种槽形结构的开启力和泄漏量均随着转速和压力的增大而增大,其中压力对密封性能的影响相对于转速对密封性能的影响较大;发散形槽比直角形和收敛形槽具有更强的动压特性,且拥有较高的开启力和较低的泄漏量,从而具有较好的密封性能。     

双列斜直线槽液体动压密封液膜特性的数值模拟

介绍了一种新型的双列斜直线槽机械密封,应用FLUENT软件对密封的液膜特性进行数值模拟,计算了在不同的结构参数和工况参数下密封端面间流场的压力分布、泄漏量、端面开启力和液膜刚度等特性.结果表明,双列斜直线槽机械密封可产生明显的动压效应和上游泵送效应,实现零泄漏.     

双列斜直线槽液体密封上游泵送效应的研究

以双列斜直线槽液体密封端面间的液膜为研究对象,建立了求解端面液膜特性的控制方程,应用CFD软件对密封端面间的流场进行了数值模拟,计算了在不同槽深时的端面开启力和泄漏量。结果表明:双列斜直线槽液体密封可产生动压效应和上游泵送效应,通过合理设计,可使泄漏量为零或使流体向上游泄漏。     

端面周向波度密封中流场的数值模拟

建立端面周向波度密封密封端面间液膜流场的数值模型,采用计算流体力学软件FLUENT对密封间隙中的液膜进行三维数值模拟,得到液膜流场的压力分布,求得密封的泄漏量、开启力和刚度等密封特性参数,分析密封几何参数(如波幅、波数、密封环坝区的宽度与密封环宽度之比)对密封性能的影响.结果表明:随着液膜厚度的增加,开启力减小,泄漏量增大;密封几何参数对密封特性参数的影响存在一定的规律,如波幅越大、波数越多,密封环端面的流体动压效应越明显,而随密封环坝区的宽度与密封环宽度之比的增加,开启力、泄漏量和刚度都减小.     

内圆弧槽机械密封液膜流场特性分析

以内圆弧槽流体动压型机械密封为研究对象,建立了动静环端面间液膜的三维模型,运用计算流体动力学理论和有限体积法对端面间液膜的流场特性和装置的密封性能进行了模拟和数值分析。对处于不同工况、不同密封介质条件下的液膜流场,得到了其压力、泄漏量、开启力和摩擦扭矩的变化规律及相互影响关系。结果表明:圆弧槽能够产生明显的动压效应,动压效应的大小与动环转速呈正比;液膜的压力沿径向由内径到外径逐次降低;泄露量的大小随动环转速或介质压力的增大而增大;开启力的大小与动环端面的总压力具有相似的变化规律。     

倾斜微孔密封端面气体润滑动压效应实验研究

对密封压力影响下倾斜微孔端面的气体润滑动压效应进行了实验研究,采用石墨动环和SiC静环配副实现旋转气体润滑。静环试件端面加工有与直径成一定倾斜角度的椭圆微孔,实验中对4种微孔端面的气体润滑膜厚度进行了测量,分析了密封压力和转速对气膜厚度的影响规律。结果表明:转速越高,气膜厚度越大,动压效应越强;密封压力越高,动压效应对膜厚的影响越小;双列倾斜微孔端面的动压效应优于单列倾斜微孔端面的动压效应。