双向旋转梯形槽干气密封流场的数值模拟

介绍一种用作抑制密封的新型泵用双向旋转梯形槽干气密封,并定义了该密封的主要几何结构参数.基于气体润滑理论,建立了梯形槽干气密封端面流场的数值计算模型.利用Fluent软件对流场进行数值模拟,获得了端面气膜压力分布、气流速度场、开启力及泄漏率等数据,并分析了端面槽深、槽宽比、吸入角和槽长坝长比对端面开启力、泄漏率这2个主要密封性能参数的影响规律,发现该密封的开启力与泄漏率均随槽深、槽宽比和槽长坝长比的增大而增大,随吸入角的增大而减小.研究结果为双向旋转梯形槽干气密封的设计和进一步研究提供了参考.     

浮环密封流场数值模拟及泄漏率公式的修正

应用GAMBIT软件,采用六面体网格和楔形网格的混合网格单元类型对节流间隙的计算区域进行网格划分。使用FLUENT软件,以层流模型为基础,采用SIMPLE算法,对不同轴径及工作参数下的浮环节流间隙进行了三维数值模拟。通过对模拟数据进行拟合处理,得到新的周向临界雷诺数经验计算公式和层流状态下的泄漏量计算公式。研究表明,在其它参数不变情况下,泄漏量随浮环偏心率、间隙高度、压差的增大而增大,而轴的旋转速度变化对泄漏量的影响很微小。研究结果为浮环密封的设计及进一步研究提供了参考。     

不等深梯形槽干气密封的研究及槽型优化

针对相同的平面结构,设计出多种不等深梯形槽结构,建立了相关干气密封端面流场的数值计算模型。利用Fluent软件对流场进行数值模拟,获得了不同膜厚下不同结构的气膜刚度、开启力、泄漏率、刚漏比等数据,研究结果表明不等深阶梯槽的刚度、刚漏比比平底槽高,但开启力比平底槽低些。使用正交优化计算进一步探究槽深、槽数、入口角、槽宽比、槽长坝长比对开启力、泄漏率对发散阶梯梯形槽密封性能参数的影响。该工况下,发散型梯形槽最优设计方案为:最大槽深为10μm、槽数为12、入口角为12°、槽宽比为0.88、槽长坝长比为0.78,研究结果为相关密封设计研究提供了一定的参考。