超临界二氧化碳微尺度干气密封性能分析

为研究超临界二氧化碳干气密封的密封性能,在考虑实际气体效应、惯性效应和湍流效应的情况下,利用Solidworks软件建立一个周期的螺旋槽计算域几何模型,导入ICEM软件进行结构化网格划分,采用REFPROP软件获取超临界二氧化碳物性相态数据,并将这些物性参数编译成CFD的计算程序对超临界二氧化碳干气密封流场进行数值模拟。研究结果表明:在干气密封中超临界二氧化碳的密度和黏度从外径到内径先升高后降低,在槽根部最大,而温度沿外半径到内半径的方向逐级递减;随着螺旋槽深度的增加开启力先增大后减小,而泄漏量随着槽深单调增加,其中槽深对开启力的影响较小,对泄漏量的影响较大;转速的增大使气膜开启力和泄漏量均单调增加,而气膜间隙的增加使气膜开启力减小,泄漏量增加。综合考虑密封稳定性,当气膜厚度为3.05μm、槽深为5.05μm时,研究的超临界二氧化碳干气密封的整体密封性能达到最佳。     

柱面螺旋槽干气密封流动场数值计算与试验验证

针对柱面螺旋槽干气密封中的单列螺旋槽结构特点,建立螺旋槽浮环气膜密封的数学分析模型。基于中心差分法和Newton-Raphson迭代法,进行压力控制雷诺方程和气膜厚度方程的求解,得到压力和气膜厚度分布及不同操作参数下柱面单列螺旋槽气膜的泄漏量,并分析工况参数对柱面螺旋槽稳态性能的影响。结果表明:泄漏量是随着偏心率和压力的增加而升高;当偏心率一定时,转速的增加,导致泄漏量下降;当转速一定时,压力的上升导致泄漏量的急剧上升,近乎线性分布。试验结果与理论分析结果相吻合,验证了理论模型和计算方法的正确性。     

力载荷下分瓣式碳环密封结构变形研究

为探究力载荷下分瓣式碳环密封结构参数对密封面径向变形的影响规律,采用数值计算求解压力控制雷诺方程,获得气膜压力,再结合有限元分析软件进行流固热耦合仿真模拟,探究特定工况下不同结构参数对碳环变形的影响,分析主密封面径向变形特性。研究表明：力变形中,防转销的安装位置对碳环径向变形量影响最大,选取恰当的安装位置可减小径向变形量;外部凸结构不均匀且圆心角比例较大时,径向变形量较小;两侧搭接口比例越大时径向变形量越小;拉紧弹簧和压紧弹簧的选取对碳环径向变形量影响较小;弹簧压力越大时径向变形量越小,但弹簧压力过大时,容易导致碳环磨损加剧、断裂甚至密封失效,应参考实际工况选择适当弹簧压力。研究结果为分瓣式碳环密封的结构优化设计提供参考。     

釜用静压干气密封气膜刚度的数值模拟

应用SolidWorks软件建立了6种不同膜厚下的静压干气密封三维几何模型。在确定的工况下,运用Fluent软件对6种不同气膜厚度下的静压圆弧槽干气密封内部的微间隙三维流场进行了数值模拟,得到6种流场的压力分布。计算得到不同气膜下的开启力,再利用最小二乘法原理拟合得到气膜开启力关于气膜厚度的函数多项式,通过对气膜厚度进行求导得到气膜刚度与气膜厚度的函数多项式。计算结果表明,气膜刚度随着气膜厚度的增大而减小,为了使静压干气密封稳定工作,端面气膜需要产生足够大的刚度。     

空化效应下端面液膜机械密封性能分析

针对端面螺旋槽液膜密封空化效应,基于Schnerr-Sauer空化模型,采用流场计算软件FLUENT对机械密封端面液膜密封流场进行空化模拟,探究液膜密封在不同转速、入口压力、槽深、液膜厚度以及不同螺旋角对空化效应的影响规律。研究结果表明：端面螺旋槽液膜密封在考虑空化效应时的开启力、泄漏率均小于不考虑空化效应工况下的值,而且工况参数和结构参数的影响规律基本相似。综合考虑端面螺旋槽液膜密封的密封性能以及可靠性,建议取槽深为10～14 μm、液膜厚度为3～4 μm和螺旋角为15°～20°时,端面螺旋槽液膜密封的整体密封性能最佳。     

超高速干气密封微织构气膜润滑特性研究

针对航天航空领域,设备超高速、高压运转,干气密封稳定性问题,依据槽型织构优化设计,提出一种槽底微织构螺旋槽干气密封结构,以解决密封在超高速旋转过程中气膜稳定性问题。基于气体润滑理论,建模、划分网格,再导入FLUENT软件对流场进行仿真模拟;改变工况参数和槽型结构参数后,在超高速、高压工况下,相比于普通螺旋槽,槽底微织构螺旋槽干气密封的动压效果有显著提升。结果表明,槽深hg=6μm,膜厚h0=2μm,微织构槽深δ=2μm、微织构槽宽取3.97 mm,微织构槽位于螺旋槽底中间位置时,槽底微织构螺旋槽相比于普通螺旋槽可产生明显的动压效应。     

基于热流固耦合密封环-液膜多体结构的性能分析

机械密封的性能对海洋核心设备海底混输泵的热控效率以及稳定运行有着重要影响.针对混输泵工作状态与机械密封服役环境,建立密封环-液膜多体结构三维模型,考虑热效应、力效应和流体效应等多场协同作用,利用热流固耦合数值仿真技术,研究密封环-液膜多体结构在模拟实际工况下的性能变化规律,得到密封环-液膜多体结构在不同工况下的润滑特性...     

多种故障诊断技术在往复压缩机中的应用

本文在应用振动法检测压缩机的同时，还应用了示功图、油样光谱分析技术、温度监测等方法，分别对压缩机不同部位的故障使用了不同的测取方法，取得了很好的效果。     

谐波螺旋传动的原理及其微动关系

介绍了谐波螺旋传动的结构原理,分析了微动关系,并计算和验证了运动转换的量级。     

转子-轴承-干气密封系统轴向振动稳定性分析

基于非线性振动原理,建立转子-轴承-干气密封系统轴向振动动力学模型,定性分析螺旋角及螺旋槽槽深对系统稳定性的影响,并与仅考虑干气密封系统的分析结果进行比较。在特定工况下,计算并通过多次拟合得到非线性气膜轴向刚度和阻尼,将其代入到双自由振动方程,得到一个三阶的非线性双自由度受迫振动微分方程。运用Runge-Kutta对该方程进行求解,分析螺旋角对密封环振动位移的影响。结果表明:静环的振动位移随着螺旋角(76.5°～80.0°)的增加先减小后增加,当螺旋角为78.50°时,振动数值最小,其最大振幅为7μm,最大振速为25μm/s;在考虑转子和轴承影响的干气密封系统中,螺旋角对密封环振动的影响更加显著;改变螺旋角可以调节和减小密封环的振幅,而改变螺旋槽槽深对静环的振动幅值几乎没有影响。研究表明,通过适当增加螺旋角度(0.5°～0.6°),可以使密封环的振动位移最小,从而保证干气密封系统的稳定运行。