微椭圆孔轴面织构油封密封性能仿真模拟及机理探究

提出轴面微椭圆孔织构油封运行时的理论分析模型,通过仿真模拟得到微孔结构参数对其性能的影响规律。结果表明:微椭圆孔轴面织构的润滑减摩性主要体现在相对运动的过程中微织构会使液膜产生显著的动压润滑效应,致使界面间形成非接触式密封和润滑状态;在研究的工况条件下,密封可靠性在微椭圆孔的方向性方面有所体现,合适的方向性能使流体在孔区流程变长,且其受边界阻挠在孔区一侧动压增强另一侧形成空化区,低压的空化区会快速抽吸即将泄漏出的流体从而提高密封可靠性,故而通过改变织构结构尺寸可控制油封的性能。为提高油封的寿命并降低泄漏率,在研究范围内,选用半轴比γ≥0.8 (在面积比固定不变的情况下)、孔深h_1=1.5～4μm和旋转角α_1=0°～45°或175°～215°的轴面微椭圆孔织构较为合适。     

油封的模拟试验及轴的表面处理

轿车或卡车中的少数部件或组件产生故障或损坏后一般就会导致其失去工作能力,车辆一般是在高负荷或极高应力作用等复杂条件下工作。旋转轴油封系统就是这类少数的关键部件之一。这些最初看来很简单却极具使用价值的密封系统已存在了相当长的时间,其特征是有许多重要的参数会影响磨损,使如密封材料、密封结构、工作介质、密封胶状况、轴的状况以及工作条件。除了极复杂的摩擦学问题外,我们还要面临更复杂的情况,即构成旋转轴油封系统的三个主要部分：制造轴的钢铁以及油是由不同的工业部门生产的。每个工业部门都有大量需深入研究的问题,从自身工业观点出发严密分析密封系统。在出现密封泄漏或损坏时,各工业部门的代表们不是去设法改进其产品,而是相互抱怨。     

大菱形孔端面密封力变形及密封性能分析

针对等深大菱形孔端面液体润滑机械密封,采用有限差分法求解等温及层流不可压缩二维Reynolds方程,获得液膜压力场。利用商用有限元软件计算密封环三维固体变形,对不同操作工况条件下和不同结构的密封环的力变形、摩擦扭矩、液膜刚度及泄漏率等性能参数进行了计算。结果表明:大菱形孔流体动压型机械密封端面产生周向波度和径向锥度变形;改变工况条件可使密封面形成收敛和发散两种不同的变形,密封性能参数因此产生显著变化;当面积比B=0.65~0.75时,大菱形孔端面密封可获得较好的密封性能;辅助密封圈O形圈位置l对径向锥度变形具有很大影响,l优选值范围为2.4~4.0 mm。     

大菱形孔端面密封力变形及密封性能分析

针对等深大菱形孔端面液体润滑机械密封,采用有限差分法求解等温及层流不可压缩二维Reynolds方程,获得液膜压力场。利用商用有限元软件计算密封环三维固体变形,对不同操作工况条件下和不同结构的密封环的力变形、摩擦扭矩、液膜刚度及泄漏率等性能参数进行了计算。结果表明：大菱形孔流体动压型机械密封端面产生周向波度和径向锥度变形;改变工况条件可使密封面形成收敛和发散两种不同的变形,密封性能参数因此产生显著变化;当面积比B=0.65～0.75时,大菱形孔端面密封可获得较好的密封性能;辅助密封圈O形圈位置l对径向锥度变形具有很大影响,l优选值范围为2.4～4.0 mm。     

螺旋槽干气密封微间隙流场的CFD数值模拟

应用Solidworks软件建立螺旋槽干气密封三维立体模型,应用Fluent前处理Gambit软件对模型划分网格,应用Fluent软件对螺旋槽干气密封特定工况下的内部微间隙三维流场进行数值模拟,得到了流场的压力分布、速度分布以及泄漏量,所得流场数据与文献中实验结果吻合较好。改变操作参数再次模拟,得到了不同参数下流场的压力分布及泄漏量,并分析了操作参数对螺旋槽干气密封的影响。     

平行面机械密封结构和性能的研究

介绍了理想和名义径向平行面机械密封的平行面原则、典型的模型、结构和性能。最后给出一些平行面机械密封的主要参数和性能的计算方法和示例，可供机械密封设计使用     

节流孔出气模式对静压干气密封稳态性能影响

以径向单列和多列小孔节流静压干气密封为研究对象,采用湍流大涡模拟方法分析了节流孔位置和气膜厚度对单列小孔节流静压干气密封开启力、气膜刚度和泄漏率等稳态性能的影响,对比分析了不同节流孔径向出气模式和周向排布对径向多列节流静压干气密封稳态性能的影响,获得了不同膜厚条件下最佳的节流孔出气模式,在此基础上提出一种出气模式在线可调的新型静压干气密封结构。结果表明：相较于经典单列节流静压干气密封,小膜厚时（膜厚＜10 μm）径向上、下游同时开孔的多列节流静压干气密封,以及大膜厚时（膜厚>10 μm）径向上、中、下游同时开孔的多列节流静压干气密封开启力和气膜刚度显著提高,最大增幅分别达到15%和25%;通过选取合理的节流孔出气模式可满足不同条件下静压干气密封高气膜承载能力、低泄漏率和低耗气量的性能需求。     

开孔矩形翅片椭圆管流动及传热特性的数值模拟

对电站空冷凝汽器矩形翅片椭圆管空气侧的流动与传热特性进行了数值模拟,分析了翅片上有无扰流孔两种情况下矩形翅片表面的局部表面传热系数分布规律。对影响空气侧传热和流动性能的因素,包括扰流孔数、扰流孔尺寸、扰流孔位置进行了优化分析。数值模拟结果表明：随着扰流孔数的增加,表面传热系数和流动阻力逐渐增加,在一定范围内,换热量也不断增加;随着扰流孔的尺寸增大,表面传热系数和流动阻力均增大,但是总换热量减少;相对来说,扰流孔的位置对表面传热系数和流动阻力的影响不大。     

圆-椭圆垂直复合微孔织构对密炼机端面密封装置摩擦性能的影响

建立密炼机端面密封装置圆-椭圆垂直复合微孔织构（简称复合织构）的流体动压润滑模型,研究织构参数和工况参数对复合织构摩擦性能的影响。结果表明：当复合织构深度（h_p）为5 μm时,复合织构端面密封装置具有最好的减摩性能;当复合织构面积率（S_p）为43.96%时,复合织构的平均无量纲压力（P_av）最大和摩擦因数（μ）最小;复合织构的μ随着转子转速（n）和润滑油粘度（η）的增大而增大;密封间隙（h₀）为3和6 μm时,复合织构的P_av都随着n和η的增大而增大;在不同的n和η下,复合织构的P_av和μ随着h₀ 的增大而减小。     

高性能主轴承密封油脂的制备及性能研究

本文分析了主轴承密封油脂配方组成,以基础油、增粘剂、防锈剂、纤维、锂基酯等为主要原料制备了主轴承密封油脂。通过泵送性、锥入度、抗摩擦性、粘附性、抗水压密封性等测试方法,研究了增粘剂、抗磨剂、锂基酯含量和种类对主轴承密封油脂的影响,最后通过正交实验优化了配方,产品性能符合实际盾构施工需要的。     

唇形密封轴表面方向性微孔的润滑特性

为研究方向性微孔对唇形密封润滑特性的影响,建立了遵循质量守恒的JFO空化边界条件的唇形密封润滑理论模型,采用有限单元法求解雷诺控制方程,获得了泵汲率、摩擦力等性能参数,对比分析了椭圆形、矩形、菱形、等腰三角形4种不同形状方向性微孔织构唇形密封的润滑特性。结果表明:微孔结构对称于轴切向时泵汲率为零,而与轴线呈45°倾斜时具有最大泵汲率;微孔结构沿轴切向形成的油楔尺寸最小时,具有最小摩擦力;增加微孔深度将使泵汲率下降,但能减小摩擦力;增大形状因子既可以提高泵汲率,又能减小摩擦力;相同条件下,矩形微孔具有最大泵汲率和最小摩擦力。     

多孔质机械密封耦合润滑模型与密封性能分析

考虑多孔质材料内密封介质渗流与密封端面润滑液膜间的传质耦合关系,建立了一种多孔质机械密封的流体润滑模型,采用有限单元法求解液膜润滑方程和多孔质内部渗流控制方程,研究了膜厚、渗透率、多孔质环几何参数对密封性能的影响规律,揭示了多孔质机械密封的工作机理。结果表明：多孔质机械密封依靠流体静压效应在密封端面成膜,相较于普通平行端面密封,其液膜承载力和轴向刚度更大;随多孔质渗透率的增大,多孔质机械密封泄漏率和开启力逐渐增大,而液膜刚度逐渐减小;液膜厚度的增大会导致泄漏率的增大和开启力的减小,而液膜刚度先增大后减小,且不同渗透率下的最大刚度分别对应不同的膜厚值。研究结果可为多孔质机械密封的工程设计提供新的思路和理论指导。     

多孔质机械密封耦合润滑模型与密封性能分析

考虑多孔质材料内密封介质渗流与密封端面润滑液膜间的传质耦合关系,建立了一种多孔质机械密封的流体润滑模型,采用有限单元法求解液膜润滑方程和多孔质内部渗流控制方程,研究了膜厚、渗透率、多孔质环几何参数对密封性能的影响规律,揭示了多孔质机械密封的工作机理。结果表明：多孔质机械密封依靠流体静压效应在密封端面成膜,相较于普通平行端面密封,其液膜承载力和轴向刚度更大;随多孔质渗透率的增大,多孔质机械密封泄漏率和开启力逐渐增大,而液膜刚度逐渐减小;液膜厚度的增大会导致泄漏率的增大和开启力的减小,而液膜刚度先增大后减小,且不同渗透率下的最大刚度分别对应不同的膜厚值。研究结果可为多孔质机械密封的工程设计提供新的思路和理论指导。     

非规则V形表面织构化机械端面密封性能研究

针对一种新型非规则V形表面织构化机械密封端面,建立了界面液膜的润滑模型,采用有限单元方法求解雷诺方程,研究了表面织构开孔面积比、深度比、特征数和密封介质压力对端面密封的承载力、泄漏率、摩擦因数和液膜刚度等密封性能参数的影响规律,并对经典三角形织构和圆形织构化端面密封进行了对比分析。结果表明：端面新型非规则V形织构具有收集和汇聚液膜的作用,增强了动压效应;织构开孔面积比、深度比、特征数和密封介质压力的变化对V形与三角形表面织构的密封性能影响较大,而对圆形织构表面的密封性能影响不明显;在研究几何和工况参数范围内,这种新型V形表面织构的机械密封性能相对较优,其承载力、摩擦因数与液膜刚度均略优于三角形织构,远优于圆形织构,研究结果可为织构化端面密封的设计开发提供支持。     

非规则V形表面织构化机械端面密封性能研究

针对一种新型非规则V形表面织构化机械密封端面,建立了界面液膜的润滑模型,采用有限单元方法求解雷诺方程,研究了表面织构开孔面积比、深度比、特征数和密封介质压力对端面密封的承载力、泄漏率、摩擦因数和液膜刚度等密封性能参数的影响规律,并对经典三角形织构和圆形织构化端面密封进行了对比分析。结果表明：端面新型非规则V形织构具有收集和汇聚液膜的作用,增强了动压效应;织构开孔面积比、深度比、特征数和密封介质压力的变化对V形与三角形表面织构的密封性能影响较大,而对圆形织构表面的密封性能影响不明显;在研究几何和工况参数范围内,这种新型V形表面织构的机械密封性能相对较优,其承载力、摩擦因数与液膜刚度均略优于三角形织构,远优于圆形织构,研究结果可为织构化端面密封的设计开发提供支持。     

一种新型受热面传热和流动特性的数值模拟及实验研究

针对余热利用过程中低温热源的含尘量高、不连续及不稳定等特点, 提出了一种新型菱形受热面结构。在传热过程中, 该受热面表现出管束叉排布置的特征, 传热过能力较强, 流动阻力较大, 壳侧对流换热表面传热系数较高。在实施吹灰过程中, 该受热面呈现出管束顺排布置的特征, 易清洗, 吹灰效率高。采用数值模拟和实验方法研究了新型受热面结构的传热和流动特性, 给出了壳侧的Nusselt数和摩擦因子随Reynolds数的变化规律。实验结果和数值分析均表明, 该受热面能够适应现有余热利用过程的基本要求, 在便于清灰和除垢的同时实现高效传热。     

含氟聚合物改性丙烯酸酯乳液表面张力计算机模拟

引言 涂料是一种多组分的混合物,其性质和性能是各组分间相互作用的最终表现.多年来,研究工作者力图理解这些复杂的相互作用,从而推断或估计出涂料的某些最终的性质和性能,用理论模拟代替反复的、耗时费力的实验.     

边界压力波动对液膜端面机械密封空化及性能的影响

泵在流量调节、流体激振等工况下会发生大范围的压力波动,易导致机械密封“失稳”,影响泵体安全运行。本文通过建立螺旋槽型三维液膜模型,采用Mixture多相流模型及Zwart-Gerber-Belamri空化模型,探究边界压力波动对密封液膜端面空化及密封性能演变规律。结果表明,边界压力波动工况下,气相体积分数波动与压力波动之间存在相位差;相比于外径侧压力波动,内径侧压力波动对端面空化的影响较大;外径侧压力波动对密封性能的影响较小且跟随性较好,内径侧压力波动工况则相反;此外,内径侧压力波动工况下,临界压力使得气相体积分数为0且临界压力与波动周期有关,端面空化消失致使密封性能曲线急剧变化。基于边界压力波动对液膜密封的影响研究,泵用机械密封应采取旋转式密封形式（压力波动作用在外径侧）,以减小泵内压力波动对机械密封产生的影响。     

液体黏度变化对翅片表面性能影响的数值研究

为了研究液体黏度随温度变化对板翅式换热器翅片表面性能的影响,采用计算流体动力学(CFD)方法对平直翅片和锯齿翅片在不同壁温条件下的层流(20相似文献